"Gran batalla" de deformación de procesamiento de aluminio CNC: habilidades prácticas para ayudarlo a realizar un procesamiento preciso

En el proceso de mecanizado CNC de aluminio, la deformación accidental es un problema común y complejo. Esta deformación no solo afecta la precisión dimensional y la calidad estética de los productos de aluminio, sino que también puede provocar que el producto no cumpla con los requisitos de diseño o incluso que sea desechado. Esto ha ocasionado enormes pérdidas económicas a las empresas productoras y ha afectado la eficiencia de la producción y la competitividad de los productos en el mercado.

Por ejemplo, en la fabricación de ciertos instrumentos de precisión y productos electrónicos, la exactitud dimensional de los componentes de aluminio es muy alta. Si se produce una deformación inesperada durante el procesamiento, las piezas pueden fallar en el ensamblaje, afectando el rendimiento y la fiabilidad del producto en su conjunto. Además, la deformación también puede provocar que la superficie de los productos de aluminio presente irregularidades, distorsiones y otros problemas, lo que reduce la calidad del producto y afecta la disposición de los consumidores a comprarlo.

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tensión residual en blanco

La tensión residual en la pieza en bruto se forma principalmente por la superposición de tensiones causadas por la deformación no uniforme durante el proceso de temple y extrusión de los perfiles. Durante el temple, la aleación de aluminio genera una gran tensión térmica residual y tensión estructural. Al mismo tiempo, durante la extrusión, debido a la distribución desigual de tensiones en cada pieza, también se producen tensiones. Estas tensiones se superponen para formar la tensión residual en la pieza en bruto.

La tensión residual en la pieza en bruto influye considerablemente en el mecanizado. Debido a esta tensión interna, durante el proceso de mecanizado, al eliminarse material mediante el corte, la tensión se redistribuye, provocando la deformación de la pieza. Esta deformación puede afectar la precisión dimensional y la calidad superficial de las piezas, e incluso impedir que cumplan con los requisitos de diseño.

Procesamiento del estrés

Las principales razones del estrés de procesamiento son las siguientes:

1. Asimetría en el proceso de corte: La asimetría en el proceso de corte genera una fuerza de corte desigual, lo que provoca la deformación de la pieza. Por ejemplo, cuando el margen de corte es grande, la tasa de remoción de material es alta y existe una gran tensión de procesamiento. Además, si el intervalo de procesamiento es corto, la tensión residual no se libera, se produce un desequilibrio en el perfil general y, por consiguiente, la deformación de la pieza.
2. Rigidez deficiente de la pieza: una rigidez deficiente de la pieza provoca un corte desigual y una fuerza de sujeción irregular, lo que resulta en deformación. En algunas piezas con paredes delgadas y poca rigidez, como las carcasas de aluminio de paredes delgadas, es más probable que se produzca deformación durante el proceso de corte.
3. Secuencia de procesamiento diferente: una secuencia de procesamiento distinta provocará una liberación asimétrica de las tensiones residuales, lo que resultará en la deformación de la pieza. Por ejemplo, mecanizar primero una pieza y luego otra puede generar una distribución desigual de las tensiones, lo que a su vez causa deformación.

Optimización de herramientas

En el mecanizado CNC de aluminio, la deformación de las piezas se puede reducir eficazmente seleccionando los parámetros de herramienta correctos y controlando el desgaste de la herramienta. Específicamente, se puede optimizar desde los siguientes aspectos:

1. Ángulo de espiral: El ángulo de espiral debe ser lo más amplio posible, ya que esto mejora la estabilidad del fresado y reduce la fuerza aplicada. Por ejemplo, en el procesamiento real, un ángulo de espiral mayor estabiliza el proceso de corte y reduce la deformación de las piezas causada por una fuerza de corte excesiva.
2. Ángulo frontal: Una configuración adecuada del ángulo frontal permite mantener la resistencia de la hoja, reducir el desgaste del filo y asegurar una evacuación uniforme de las virutas, disminuyendo así la fuerza de corte. Generalmente, no se recomienda utilizar una herramienta con ángulo frontal negativo, ya que este aumenta la fuerza de corte y el riesgo de deformación de la pieza.
3. Ángulo de retroceso: El tamaño del ángulo de retroceso influye significativamente en la calidad del mecanizado y el desgaste de la superficie posterior de la herramienta. En el fresado basto, se debe seleccionar un ángulo de retroceso menor, ya que la velocidad de corte es alta, la carga de corte es elevada y se requieren mejores condiciones de disipación de calor de la herramienta. Para el fresado de precisión, se debe seleccionar un ángulo de retroceso mayor para obtener un filo afilado, reducir la fricción entre la herramienta y la superficie mecanizada y minimizar la deformación elástica.
4. Ángulo de deflexión: Reducir el ángulo de deflexión mejora la disipación del calor y disminuye la temperatura media de procesamiento. Un ángulo de deflexión adecuado optimiza la distribución del calor durante el procesamiento y reduce la deformación de las piezas causada por la acumulación de calor.
5. Control del desgaste de la herramienta: Con el desgaste de la herramienta, aumenta la rugosidad de la superficie de la pieza, lo que provoca un aumento de la temperatura y, en consecuencia, la deformación de las piezas. Por lo tanto, se deben utilizar herramientas con buena resistencia al desgaste, y el grado de desgaste no debe superar los 0,2 mm para evitar la formación de nódulos. Asimismo, antes de utilizar una herramienta nueva, se puede afilar suavemente la rebaba y el patrón dentado de los dientes de la cuchilla con una piedra fina, de modo que la rugosidad del filo de corte alcance Ra = 0,4 μm, minimizando así la posibilidad de deformación durante el corte.

Métodos de procesamiento adecuados

Para reducir el riesgo de deformación de las piezas, se pueden utilizar las siguientes técnicas de procesamiento:

1. Procesamiento simétrico: El procesamiento simétrico disipa eficazmente el calor durante el mecanizado CNC de aleaciones de aluminio, evitando la acumulación excesiva de calor alrededor de las piezas y, por lo tanto, reduciendo la posibilidad de deformación térmica. Para piezas con un amplio margen de mecanizado, el procesamiento simétrico permite una mejor disipación del calor durante el proceso y evita su concentración. Por ejemplo, si una placa de 90 mm de espesor necesita ser mecanizada a 60 mm, el procesamiento simétrico con alimentación repetida, que consiste en mecanizar dos veces cada lado hasta alcanzar el tamaño final, garantiza una mayor precisión en la planitud. En comparación con un solo mecanizado, esto reduce eficazmente la deformación.
2. Procesamiento por capas: para piezas con múltiples cavidades, donde la distribución desigual de la fuerza aplicada a la placa puede provocar deformaciones, se puede utilizar la tecnología de capas. Las piezas se dividen primero en varias capas y luego se procesan capa por capa hasta alcanzar el tamaño requerido. De esta manera, la fuerza aplicada durante el mecanizado CNC de la aleación de aluminio es más uniforme y el riesgo de deformación es menor que el del mecanizado directo de la pieza.
3. Preperforación y fresado: Las piezas con cavidades pueden presentar problemas durante el fresado, como virutas irregulares, generación de calor que provoca deformación por expansión del componente o fractura de la herramienta. Estos problemas se pueden solucionar mediante la preperforación seguida del fresado. Perfore orificios con una herramienta ligeramente más grande que la fresa para dejar espacio para el material de corte, de modo que las virutas se eliminen uniformemente del aluminio en bruto, y finalmente proceda al fresado.
4. Utilice diferentes métodos de fresado: el mecanizado CNC de aleaciones de aluminio cuenta con dos métodos: desbaste y acabado. El desbaste corta las piezas en bruto en el menor tiempo posible con la mayor velocidad de corte, priorizando la tasa de remoción de material y la eficiencia del proceso; el acabado requiere un mecanizado más preciso y una mayor calidad superficial, con especial énfasis en la calidad del fresado. La correcta aplicación de estos dos métodos puede modificar significativamente la tasa de deformación de las piezas.

Parámetros de corte razonables

Elegir los parámetros de corte adecuados puede reducir la fuerza y ​​el calor de corte, y evitar la deformación de las piezas debido a una fuerza y ​​un calor excesivos. Entre los tres elementos de los parámetros de corte, la cantidad de material de corte posterior tiene una gran influencia en la fuerza de corte. Cuando el margen de mecanizado es demasiado grande, la fuerza de corte de la herramienta es demasiado grande, lo que no solo deformará las piezas, sino que también afectará la rigidez del husillo de la máquina herramienta y reducirá la durabilidad de la herramienta. Por lo tanto, el método de fresado de alta velocidad puede utilizarse para reducir la cantidad de material de corte posterior al mismo tiempo que mejora la velocidad de avance y la velocidad de la máquina, reduciendo así la fuerza de corte y asegurando la eficiencia del procesamiento. Por ejemplo, la velocidad de corte puede controlarse entre 250 y 300 m/min, la velocidad de avance entre 300 y 400 mm/min, la cantidad de material de corte posterior para fresado basto ap = 0,5 mm, y para fresado fino ap = 0,1 a 0,2 mm.

El método de sujeción es adecuado

Al mecanizar piezas de aluminio de paredes delgadas, un método de sujeción inadecuado puede provocar fácilmente la deformación de la pared. Para reducir este riesgo, se puede aflojar la pieza prensada antes de completar la característica final, liberando la presión para que la pieza recupere su forma original y, a continuación, volver a aplicar la presión. La segunda presión aplicada debe actuar sobre la superficie de apoyo, en la dirección más rígida y con la fuerza suficiente para mantener la estabilidad de la pieza durante el proceso. Para las piezas de manguito de eje de paredes delgadas, se puede utilizar el método de sujeción radial del orificio interior para ubicar la rosca interna de la pieza, fabricar un muñón roscado para el eje, insertar la rosca interna de la pieza, presionar el orificio interior con la placa de cubierta y, a continuación, apretarlo con la tuerca para evitar la deformación por sujeción al mecanizar el círculo exterior. Para las piezas de trabajo de chapa de pared delgada, se puede utilizar una ventosa de vacío para obtener una adsorción uniforme de la fuerza de sujeción, procesando con una pequeña cantidad de corte, o bien se utiliza el método de relleno para inyectar urea fundida que contiene entre un 3 % y un 6 % de nitrato de potasio en la pieza de trabajo para mejorar la rigidez de procesamiento de la misma, y ​​la pieza de trabajo se sumerge en agua o alcohol después del procesamiento para disolver el relleno.

En el proceso de mecanizado CNC de aluminio, la deformación accidental es un problema que requiere especial atención. Analizando las causas de la deformación y adoptando las medidas preventivas correspondientes, se puede evitar eficazmente la deformación accidental en el procesamiento del aluminio.

En primer lugar, las tensiones residuales en bruto y las tensiones de procesamiento son las principales causas de la deformación del aluminio. Las tensiones residuales en bruto se forman principalmente por la superposición de tensiones causadas por la deformación no uniforme durante el temple y la extrusión. Las tensiones de mecanizado pueden deberse a factores como el corte asimétrico, la baja rigidez de la pieza y las diferentes secuencias de mecanizado. Comprender estas causas nos ayudará a tomar medidas preventivas específicas.

En segundo lugar, el riesgo de deformación del aluminio se puede reducir eficazmente mediante la optimización de la herramienta, métodos de procesamiento adecuados, parámetros de corte razonables y métodos de sujeción apropiados. En cuanto a la optimización de la herramienta, elegir el ángulo de espiral, el ángulo frontal, el ángulo posterior y el ángulo de deflexión correctos, así como controlar el desgaste de la herramienta, puede reducir la fuerza y ​​el calor de corte y la deformación de la pieza. En cuanto a los métodos de procesamiento, el procesamiento simétrico, el procesamiento con tecnología de capas, el preperforado y el fresado, y el uso de diferentes métodos de fresado y otras técnicas pueden hacer que el procesamiento sea más estable y reducir la aparición de deformaciones. La selección razonable de parámetros de corte reduce la fuerza y ​​el calor de corte, evitando la deformación de las piezas debido a la fuerza y ​​el calor de corte excesivos. En cuanto a los métodos de sujeción, para piezas de aluminio de paredes delgadas, el riesgo de deformación de la pared se puede reducir adoptando métodos de sujeción apropiados.

En resumen, evitar la deformación accidental en el mecanizado CNC de aluminio tiene un importante valor práctico para mejorar la calidad del producto, reducir los costos de producción y aumentar la competitividad de la empresa. En la producción real, debemos aplicar estos métodos de forma integral según la situación específica, e innovar y explorar constantemente para garantizar la estabilidad y fiabilidad del mecanizado del aluminio.