Κατεργασία εξαρτημάτων αλουμινίου CNC
Η κατεργασία εξαρτημάτων αλουμινίου CNC είναι μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες διαδικασίες κατασκευής στη σύγχρονη βιομηχανία, αξιοποιώντας την εξαιρετική ικανότητα επεξεργασίας, το μικρό βάρος και τις ευέλικτες μηχανικές ιδιότητες του αλουμινίου. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει την αφαίρεση υλικού από το απόθεμα αλουμινίου χρησιμοποιώντας εργαλεία κοπής ελεγχόμενα από υπολογιστή-για την παραγωγή εξαρτημάτων ακριβείας για εφαρμογές που κυμαίνονται από ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης έως κατασκευές αεροδιαστημικής.
Χαρακτηριστικά υλικού και μηχανική ικανότητα
Το αλουμίνιο παρουσιάζει εξαιρετική μηχανική ικανότητα σε σύγκριση με τα περισσότερα μέταλλα μηχανικής. Η σχετικά χαμηλή σκληρότητά του μειώνει τις δυνάμεις κοπής και τη φθορά του εργαλείου, επιτρέποντας υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης υλικού. Η θερμική αγωγιμότητα του αλουμινίου είναι περίπου τριπλάσια από αυτή του χάλυβα, η οποία διαχέει αποτελεσματικά τη θερμότητα από τη ζώνη κοπής και μειώνει τη θερμική ζημιά τόσο στο εργαλείο όσο και στο τεμάχιο εργασίας. Ωστόσο, αυτή η ίδια ιδιότητα μπορεί να προκαλέσει συγκόλληση με τσιπ στις επιφάνειες του εργαλείου εάν χρησιμοποιούνται ακατάλληλες παράμετροι κοπής ή ανεπαρκής εφαρμογή ψυκτικού. Ο χαμηλός συντελεστής ελαστικότητας του αλουμινίου έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη απόκλιση υπό τις δυνάμεις κοπής, απαιτώντας προσεκτικές στρατηγικές συγκράτησης και διαδρομής εργαλείου για χαρακτηριστικά με λεπτά-τοιχώματα. Το υλικό τείνει να παράγει συνεχή, όλκιμα τσιπς που μπορούν να σχηματίσουν μακριές κορδέλες εκτός εάν χρησιμοποιείται η κατάλληλη γεωμετρία θραύσης τσιπ.
Τα κοινά κράματα αλουμινίου για κατεργασία CNC περιλαμβάνουν το 6061-T6, το οποίο προσφέρει εξαιρετική ισορροπία αντοχής, αντοχή στη διάβρωση και μηχανική κατεργασία για γενικές δομικές εφαρμογές. 7075-Το T6 παρέχει ανώτερη αναλογία αντοχής-προς-για την αεροδιαστημική και εξαρτήματα υψηλής απόδοσης{{7}και λίπους Το 5083 προσφέρει ανώτερη αντοχή στη διάβρωση και μορφοποίηση για θαλάσσιες και χημικές εφαρμογές. Τα χυτά κράματα όπως το A356 και το A380 χρησιμοποιούνται για εξαρτήματα που απαιτούν πολύπλοκες γεωμετρίες και καλή ικανότητα χύτευσης που ακολουθείται από κατεργασία ακριβείας.
Επιλογή κοπτικού εργαλείου
Τα εργαλεία καρβιδίου προτιμώνται για την κατεργασία αλουμινίου λόγω της ικανότητάς τους να διατηρούν αιχμηρές άκρες σε υψηλές ταχύτητες κοπής. Το μη επικαλυμμένο καρβίδιο είναι συχνά ανώτερο από τα επικαλυμμένα εργαλεία για αλουμίνιο, επειδή οι επιστρώσεις μπορούν να αυξήσουν την τριβή και να προάγουν το σχηματισμό-επάνω άκρων. Οι γυαλισμένες ή ειδικά αλεσμένες επιφάνειες εργαλείων μειώνουν την πρόσφυση του υλικού. Τα εργαλεία με επίστρωση διαμαντιών-παρέχουν εξαιρετική αντίσταση στη φθορά για κράματα αλουμινίου υψηλής-χυτεύσεως πυριτίου που είναι λειαντικά στο συμβατικό καρβίδιο.
Οι γεωμετρίες των εργαλείων απαιτούν συγκεκριμένη βελτιστοποίηση για το αλουμίνιο. Οι υψηλές θετικές γωνίες κλίσης μεταξύ 15 και 25 μοιρών μειώνουν τις δυνάμεις κοπής και προάγουν τη ροή του τσιπ μακριά από το τεμάχιο εργασίας. Οι μεγάλες γωνίες διάκενου εμποδίζουν το τρίψιμο και μειώνουν την παραγωγή θερμότητας. Τα φαρδιά, εξαιρετικά γυαλισμένα φλάουτα με άφθονο χώρο τσιπ φιλοξενούν τα ογκώδη τσιπ που παράγονται με υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης. Οι αιχμηρές ακμές κοπής με ελάχιστη λείανση ή προετοιμασία είναι απαραίτητες. μια ελαφρώς στρογγυλεμένη άκρη μπορεί πραγματικά να βελτιώσει την απόδοση μειώνοντας το σχηματισμό γρέζιων σε ορισμένες εφαρμογές φινιρίσματος.
Στρατηγικές παραμέτρων κοπής
Η μηχανική κατεργασία αλουμινίου χρησιμοποιεί συνήθως υψηλές ταχύτητες κοπής που κυμαίνονται από 300 έως 1000 μέτρα ανά λεπτό για εργασίες χονδροποίησης, με ταχύτητες φινιρίσματος μερικές φορές που ξεπερνούν τα 2000 μέτρα ανά λεπτό σε άξονες υψηλής-ταχύτητας. Οι ρυθμοί τροφοδοσίας είναι γενικά επιθετικοί, με τροφοδοσίες ανά δόντι από 0,1 έως 0,3 χιλιοστά κοινές για την τελική άλεση. Το βάθος κοπής θα πρέπει να χρησιμοποιεί όλο το μήκος του φλάουτου όταν είναι δυνατόν, ιδιαίτερα με τις σύγχρονες διαδρομές εργαλείων υψηλής-απόδοσης. Ο συνδυασμός υψηλής ταχύτητας και υψηλής τροφοδοσίας παράγει τους χαρακτηριστικούς υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης υλικού που καθιστούν την κατεργασία αλουμινίου οικονομικά ελκυστική.
Η εκκένωση τσιπ είναι κρίσιμη λόγω του μεγάλου όγκου υλικού που αφαιρείται. Συχνά είναι απαραίτητα συστήματα ψυκτικού μέσου-εργαλείου ή αέρα, ειδικά σε εργασίες τσέπες και βαθιάς κοιλότητας. Το ψυκτικό υγρό πλημμύρας σε υψηλή πίεση και όγκο βοηθά στην έκπλυση των τσιπ από τη ζώνη κοπής και αποτρέπει την εκ νέου κοπή. Ορισμένες εφαρμογές επωφελούνται από την ελάχιστη ποσότητα λίπανσης ή ακόμη και την ξηρή κατεργασία όταν οι διαδρομές εκκένωσης τσιπ είναι ανοιχτές και οι ταχύτητες κοπής μέτριες.
Στρατηγικές και Τεχνικές Μηχανικής
Οι τεχνικές κατεργασίας υψηλής ταχύτητας-είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές για το αλουμίνιο. Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση υψηλών ταχυτήτων ατράκτου με σχετικά ελαφρά αξονικά βάθη κοπής αλλά υψηλούς ρυθμούς τροφοδοσίας. Οι προκύπτουσες χαμηλές ακτινικές δυνάμεις ελαχιστοποιούν την παραμόρφωση και τους κραδασμούς, επιτρέποντας την αποτελεσματική κατεργασία λεπτών τοιχωμάτων και λεπτών χαρακτηριστικών. Οι στρατηγικές τροχοειδούς ή δυναμικής φρεζαρίσματος διατηρούν σταθερές γωνίες εμπλοκής του εργαλείου, επιτρέποντας σταθερά φορτία τσιπ και επιτρέποντας τη χρήση πλήρους μήκους φλάουτου για εργασίες βαθιάς σχισμής και τσέπης.
Για τις εργασίες φινιρίσματος, προτιμάται γενικά το φρεζάρισμα αναρρίχησης, καθώς παράγει καλύτερο φινίρισμα επιφάνειας και μειώνει το σχηματισμό γρεζιών σε σύγκριση με το συμβατικό φρεζάρισμα. Η χρήση-σφαιρόμυλων μεγάλης διαμέτρου ή εργαλείων βαρελιών για ημι-φινίρισμα και φινίρισμα περιγραμμένων επιφανειών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο κύκλου σε σύγκριση με τους μικρούς μύλους. Η κατεργασία ανάπαυσης στοχεύει αυτόματα το υπόλοιπο άκοπο υλικό μετά από μεγαλύτερα εργαλεία, διασφαλίζοντας την πλήρη αφαίρεση του υλικού χωρίς υπερβολική κοπή αέρα.
Η κατεργασία λεπτών{0}}τοίχων απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή λόγω της χαμηλής ακαμψίας του αλουμινίου. Η προοδευτική τραχύτητα που αφήνει ομοιόμορφο υλικό για φινίρισμα μειώνει την παραμόρφωση. Οι συμμετρικές αλληλουχίες κατεργασίας εξισορροπούν τις εσωτερικές τάσεις. Τα ελαφριά περάσματα φινιρίσματος με αιχμηρά εργαλεία σε υψηλή ταχύτητα παράγουν αποδεκτό φινίρισμα επιφάνειας χωρίς υπερβολική παραμόρφωση του τοίχου. Οι μέθοδοι εργασίας με κενό ή κόλλα μπορούν να παρέχουν ομοιόμορφη υποστήριξη για λεπτά εξαρτήματα που οι συμβατικοί σφιγκτήρες θα παραμορφώναν.
Προσεγγίσεις Εργασίας
Οι τυπικές μέγγπες μηχανής με όψεις σιαγόνων αλουμινίου προστατεύουν τις έτοιμες επιφάνειες από τη φθορά της σιαγόνας από χάλυβα. Τα τσοκ κενού χρησιμοποιούνται ευρέως για επίπεδες πλάκες αλουμινίου και εξαρτήματα φύλλων, παρέχοντας ομοιόμορφη δύναμη σύσφιξης χωρίς παραμόρφωση. Τα πνευματικά ή υδραυλικά εξαρτήματα επιτρέπουν την ταχεία φόρτωση και εκφόρτωση για τις ποσότητες παραγωγής. Οι μαλακές σιαγόνες επεξεργασμένες για να ταιριάζουν με τη γεωμετρία των εξαρτημάτων παρέχουν ακριβή θέση και υποστήριξη. Για σύνθετα χυτά ή εξωθήσεις, προσαρμοσμένα εξαρτήματα με πείρους τοποθέτησης και μαξιλαράκια σύσφιξης εξασφαλίζουν επαναλαμβανόμενη τοποθέτηση.
Φινίρισμα επιφάνειας και ζητήματα ποιότητας
Η κατεργασία αλουμινίου μπορεί να επιτύχει εξαιρετικά φινιρίσματα επιφάνειας όταν χρησιμοποιούνται οι κατάλληλες παράμετροι και τα εργαλεία. Οι ταχύτητες φινιρίσματος στο ανώτερο εύρος της ικανότητας με ελαφρά βάθη κοπής και υψηλούς ρυθμούς τροφοδοσίας συχνά παράγουν επιφάνειες που μοιάζουν με καθρέφτες σε μη-θερμικά-επεξεργάσιμα κράματα. Ωστόσο, ο χτισμένος-σχηματισμός άκρων μπορεί να υποβαθμίσει το φινίρισμα της επιφάνειας εάν οι ταχύτητες είναι πολύ χαμηλές ή το ψυκτικό υγρό είναι ανεπαρκές. Ο σχηματισμός γρέζιων στις άκρες και τις εξόδους είναι μια επίμονη πρόκληση. Τα αιχμηρά εργαλεία, οι σωστές γωνίες εμπλοκής του κόφτη και οι διαδικασίες αφαίρεσης γρεζιών πρέπει να αντιμετωπίζονται.
Η ακρίβεια των διαστάσεων απαιτεί προσοχή στη θερμική διαστολή. Ο υψηλός συντελεστής θερμικής διαστολής του αλουμινίου σημαίνει ότι οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας κατά τη μηχανική κατεργασία ή μεταξύ της κατεργασίας και της επιθεώρησης μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις μετρούμενες διαστάσεις. Η σταθερή θερμοκρασία ψυκτικού και το να επιτρέπεται στα μέρη να φτάσουν σε θερμική ισορροπία πριν από την τελική επιθεώρηση είναι καλές πρακτικές. Πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η εκτροπή του τεμαχίου εργασίας από τις δυνάμεις σύσφιξης ή τις δυνάμεις κοπής, ιδιαίτερα για λεπτά τμήματα.
Δημοσίευση-Λειτουργίες μηχανικής
Η αφαίρεση γρεζιών είναι συχνά απαραίτητη μετά την κατεργασία αλουμινίου. Οι μηχανικές μέθοδοι περιλαμβάνουν το βούρτσισμα, την ανατροπή και την ανατίναξη μέσων. Η χημική αφαίρεση γρεζιών με χρήση αλκαλικών διαλυμάτων μπορεί να αφαιρέσει τα λεπτά γρέζια από πολύπλοκες γεωμετρίες. Το σπάσιμο ή η λοξότμηση των άκρων συχνά καθορίζεται για την αποφυγή αιχμηρών άκρων και τη βελτίωση της ασφάλειας χειρισμού.
Οι επιφανειακές επεξεργασίες βελτιώνουν την εμφάνιση και την απόδοση. Η ανοδίωση δημιουργεί ένα σκληρό, ανθεκτικό στη διάβρωση στρώμα οξειδίου, διαθέσιμο σε διάφορα χρώματα για διακοσμητικές και λειτουργικές εφαρμογές. Η επίστρωση μετατροπής χρωμίου παρέχει αντιδιαβρωτική προστασία χωρίς σημαντικές αλλαγές διαστάσεων. Η βαφή και η βαφή πούδρας προσφέρουν ανθεκτικά καλλυντικά φινιρίσματα. Η παθητικοποίηση βελτιώνει την αντοχή στη διάβρωση για ορισμένες συνθέσεις κραμάτων.
Εφαρμογές και Βιομηχανίες
Η αεροδιαστημική βιομηχανία βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στη μηχανική κατεργασία αλουμινίου CNC για δομικά εξαρτήματα σκελετού αεροπλάνου, νευρώσεις πτερυγίων, πλαίσια ατράκτου και μηχανισμούς ελέγχου επιφάνειας όπου η αναλογία αντοχής{-προς το βάρος είναι πρωταρχικής σημασίας. Οι εφαρμογές του αυτοκινήτου περιλαμβάνουν μπλοκ κινητήρα, κυλινδροκεφαλές, περιβλήματα κιβωτίου ταχυτήτων και εξαρτήματα ανάρτησης. Η βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών παράγει ψύκτες θερμότητας, περιβλήματα και εξαρτήματα πλαισίου που αξιοποιούν τη θερμική αγωγιμότητα και τις ιδιότητες ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης του αλουμινίου. Οι κατασκευαστές ιατρικού εξοπλισμού κατασκευάζουν αλουμίνιο για περιβλήματα οργάνων, πλαίσια εξοπλισμού απεικόνισης και εξαρτήματα χειρουργικών εργαλείων. Τα καταναλωτικά προϊόντα κυμαίνονται από σκελετούς ποδηλάτων και αθλητικό εξοπλισμό έως σώματα φωτογραφικών μηχανών και σασί smartphone.
