7 способов избежать деформации детали при обработке алюминия на станках с ЧПУ
Введение:
Алюминий является популярным материалом для изготовления деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, благодаря его легкому весу, высокому соотношению прочности и веса, коррозионной стойкости и превосходной тепло- и электропроводности. Однако низкая температура плавления алюминия и высокий коэффициент теплового расширения делают его подверженным искажениям и деформации во время процессов обработки на станках с ЧПУ, таких как фрезерование, токарная обработка и сверление. Деформация детали может привести к браку деталей, которые выходят за пределы допуска и становятся непригодными для использования.
В этом сообщении блога мы обсудим 7 методов предотвращения и минимизации деформации деталей при обработке алюминиевых деталей на станках с ЧПУ. Правильный контроль факторов обработки, таких как выделение тепла, крепление, выбор инструмента и т. д., может помочь поддерживать точность, качество и соответствие размеров алюминиевых деталей. Читайте дальше, чтобы узнать ключевые стратегии обработки алюминия с ЧПУ без деформаций.
- Используйте жесткое крепление
Правильное крепление имеет решающее значение для предотвращения деформации детали при обработке алюминия. Алюминий имеет тенденцию деформироваться и изгибаться, когда силы зажима неравномерны или недостаточны. Используйте большие жесткие приспособления и тиски для равномерного захвата и поддержки алюминиевой заготовки со всех сторон. Избегайте тисков слишком маленького размера или минимального зажима, которые могут привести к вибрации или вибрации во время резки. Зажмите детали по всей длине или в нескольких местах, чтобы предотвратить деформацию от давления инструмента. Специальные приспособления, которые точно позиционируют детали, также помогают поддерживать точность позиционирования при удалении материала.
- Минимизация тепловыделения
Тепло, выделяющееся при обработке алюминия, может вызвать значительное тепловое расширение и деформацию. Во время резки на границе инструмента и заготовки возникает фрикционный нагрев, который усугубляется неоптимальными подачами/скоростями. Один из способов контроля нагрева — избегать слишком агрессивных параметров обработки. Выбирайте небольшую глубину резания и уменьшайте скорость подачи, чтобы снизить силы резания. СОЖ под высоким давлением, направленная на кончик инструмента, также рассеивает накопленное тепло.
Такие стратегии, как высокоскоростная обработка твердосплавными инструментами, также могут ограничить нагрев в рабочей зоне. Повышенная скорость съема металла позволяет быстрее обрабатывать детали с меньшими возможностями передачи тепла в алюминий. Трохоидальные траектории инструмента, которые равномерно распределяют нагрузку, также предотвращают концентрацию тепла по сравнению с прорезыванием пазов.
- Разрешить правильное удаление стружки
Во время обработки алюминия образуется длинная непрерывная стружка, которая может запутываться вокруг инструмента и детали. Эта волокнистая стружка препятствует эвакуации стружки и переносит тепло обратно к заготовке, если ее не очистить должным образом. Наросты на кромке также могут привести к изменению давления инструмента, что приведет к деформации.
Чтобы обеспечить эффективное удаление стружки, используйте системы подачи СОЖ под высоким давлением или струю воздуха, направленную на рез. Программы ЧПУ, оптимизированные для утонения стружки, могут разбивать волокнистую стружку. Траектории инструмента и стратегии попутного фрезерования, которые отбрасывают стружку от заготовки, также предотвращают повторное резание и налипание стружки.
- Используйте инструменты, оптимизированные для алюминия
Неправильный материал или геометрия режущего инструмента могут усугубить силы деформации деталей из алюминиевых сплавов. Пластины из твердого сплава, с алмазным покрытием или пластины из поликристаллического алмаза хорошо подходят для поддержания допусков деталей благодаря своей износостойкости и острым режущим кромкам. Многослойные покрытия, такие как TiAlN или AlTiN, нанесенные методом PVD, также минимизируют адгезию алюминия и накопление тепла.
Твердосплавные концевые фрезы Vehring с полированными канавками снижают трение и сводят к минимуму сварку материала. Подрезание геометрии кромки пластин создает более острые точки резания, требующие меньших усилий. Выбор правильного количества канавок, шага и угла спирали также оптимизирует конструкцию инструмента для эффективной эвакуации алюминиевой стружки.
- Используйте стратегии сбалансированного фрезерования
Направленные силы, возникающие при фрезеровании, приводят к потенциальным проблемам с деформацией детали. Обычные траектории движения инструмента создают несбалансированные режущие нагрузки, вызывающие деформацию поверхности детали. Балансировка сил направлена на выравнивание этих радиальных сил посредством симметрии.
Например, двунаправленные траектории инструмента делят цикл так, что фрезерование происходит поочередно с противоположных направлений. Это компенсирует боковые силы с обеих сторон заготовки. Стратегии траектории движения инструмента, такие как трохоидальное фрезерование, также обеспечивают равновесие сил за счет непрерывного вращения векторов силы.
- Предельное давление зажима
Хотя для надежного удержания деталей необходим соответствующий зажим, чрезмерная сила зажима также может вызвать деформацию алюминиевых заготовок. Материал достаточно мягкий, поэтому чрезмерное затягивание тисков может погнуть или погнуть тонкие секции. Кроме того, тепловое расширение во время обработки приведет к увеличению внутренних напряжений.
Старайтесь избегать зажима алюминиевых деталей сверх того, что необходимо для поддержания устойчивости приспособления. Мягкие зажимные материалы, такие как бронзовые, алюминиевые или медные губки, также распределяют усилие захвата более равномерно, чем сталь. Мониторинг давления с помощью датчиков, указывающих нагрузку, также может предотвратить чрезмерный зажим.
- Контроль температуры заготовки
Соответствующий нагрев или охлаждение деталей до и после обработки помогает противодействовать термическим деформациям алюминия. Предварительный нагрев примерно до 250°F перед резкой может снизить остаточные напряжения и стабилизировать температуру материала. Это сводит к минимуму искажения, вызванные прерывистым выделением тепла.
Охлаждение деталей после обработки до температуры окружающей среды также предотвращает неравномерное охлаждение и связанную с этим деформацию. Это может включать охлаждение стенда, воск/масла или криогенные системы. Цель состоит в том, чтобы привести компоненты в однородное температурное состояние, прежде чем неправильное охлаждение приведет к ошибкам в размерах.
Вывод:
Деформации, коробления и плохие допуски являются распространенными дефектами при обработке алюминиевых компонентов на станках с ЧПУ. Однако реализация таких стратегий, как жесткое крепление, управление стружкой, балансировка сил, оптимизированная оснастка и термоконтроль, позволяет свести к минимуму ошибки при изготовлении деталей. Это позволяет использовать преимущества алюминия, такие как легкий вес и устойчивость к коррозии, сохраняя при этом точность и качество обрабатываемых компонентов. Тщательное планирование процесса и снижение деформации позволяют полностью реализовать потенциал алюминия в прецизионных деталях в различных отраслях.