Obróbka aluminium CNC odkształcenia „wielka bitwa” – praktyczne umiejętności, które pomogą Ci w dokładnej obróbce

W procesie obróbki aluminium CNC przypadkowe odkształcenia są częstym i drażliwym problemem. Odkształcenie nie tylko wpłynie na dokładność wymiarową i jakość wyglądu produktów aluminiowych, ale może również spowodować, że produkt nie będzie spełniał wymagań projektowych, a nawet będzie złomem. Przyniosło to ogromne straty ekonomiczne przedsiębiorstwom produkcyjnym, a także wpłynęło na efektywność produkcji i konkurencyjność rynkową produktów.

Na przykład przy produkcji niektórych precyzyjnych instrumentów i produktów elektronicznych dokładność wymiarowa elementów aluminiowych jest bardzo wysoka. Jeśli podczas przetwarzania nastąpi nieoczekiwane odkształcenie, może to spowodować nieprawidłowe złożenie części, co wpłynie na wydajność i niezawodność całego produktu. Ponadto odkształcenie może również powodować, że powierzchnia produktów aluminiowych będzie nierówna, zniekształcona i powodować inne problemy, pogarszając wrażenie jakości produktu i wpływając na chęć konsumentów do zakupu.

Kupuj dla biznesu

66 dostępnych kuponów

Kupuj dla biznesu

66 dostępnych kuponów

Kupuj dla biznesu

66 dostępnych kuponów

Puste naprężenie szczątkowe

Naprężenia szczątkowe półwyrobu powstają głównie w wyniku nakładania się naprężeń spowodowanych nierównomiernym odkształceniem podczas procesu hartowania i wytłaczania profili. Podczas procesu hartowania stop aluminium będzie wytwarzał duże szczątkowe naprężenia termiczne i naprężenia strukturalne. Jednocześnie w procesie wytłaczania, z powodu nierównomiernego naprężenia każdej części, będzie to również powodować naprężenie. Naprężenia te nakładają się na siebie, tworząc puste naprężenie szczątkowe.

Naprężenie szczątkowe półwyrobu ma ogromny wpływ na obróbkę. Ze względu na naprężenia wewnątrz półwyrobu, podczas procesu obróbki, gdy materiał zostanie usunięty poprzez cięcie, naprężenia ulegną ponownemu rozłożeniu, co spowoduje deformację przedmiotu obrabianego. To odkształcenie może mieć wpływ na dokładność wymiarową i jakość powierzchni części, a nawet może sprawić, że części nie będą w stanie spełnić wymagań projektowych.

Przetwarzanie stresu

Główne przyczyny stresu związanego z przetwarzaniem są następujące:

1. Asymetria w procesie cięcia: Asymetria w procesie skrawania doprowadzi do nierównomiernej siły skrawania, co w efekcie doprowadzi do deformacji przedmiotu obrabianego. Na przykład, gdy naddatek na skrawanie jest duży, szybkość usuwania materiału jest wysoka i występuje duże obciążenie obróbkowe. Co więcej, okres przetwarzania jest krótki, tak że naprężenia szczątkowe nie są uwalniane, naprężenia szczątkowe nie są zrównoważone na całym profilu, a następnie powodują deformację przedmiotu obrabianego.
2. Słaba sztywność przedmiotu obrabianego: słaba sztywność przedmiotu obrabianego spowoduje nierówną siłę cięcia i mocowania, co spowoduje deformację. W przypadku niektórych części o cienkich ściankach i słabej sztywności, takich jak cienkościenne części z aluminium, odkształcenie jest bardziej prawdopodobne podczas procesu cięcia.
3. Inna kolejność przetwarzania: inna kolejność obróbki spowoduje asymetryczne uwolnienie naprężeń szczątkowych, co spowoduje deformację przedmiotu obrabianego. Na przykład obróbka najpierw jednej części, a potem drugiej może prowadzić do nierównomiernego rozkładu naprężeń, co z kolei powoduje deformację.

Optymalizacja narzędzi

W obróbce aluminium CNC deformacje części można skutecznie redukować poprzez dobór odpowiednich parametrów narzędzia i kontrolowanie jego zużycia. W szczególności można go zoptymalizować pod kątem następujących aspektów:

1. Kąt spiralny: Kąt spirali powinien być tak duży, jak to możliwe, co może poprawić stabilność frezowania i zmniejszyć siłę frezowania. Na przykład podczas rzeczywistej obróbki większy kąt spirali może sprawić, że proces cięcia będzie bardziej stabilny i zmniejszy deformację części spowodowaną nadmierną siłą skrawania.
2. Kąt przedni: Rozsądna konfiguracja kąta przedniego może utrzymać wytrzymałość ostrza, zmniejszyć zużycie ostrej krawędzi, zapewnić płynne usuwanie wiórów, zmniejszając w ten sposób siłę skrawania. Ogólnie nie zaleca się używania narzędzia z ujemnym kątem przednim, ponieważ ujemny kąt przedni zwiększa siłę skrawania i zwiększa ryzyko deformacji części.
3. Kąt pleców: Wielkość kąta oparcia ma istotny wpływ na jakość obróbki i zużycie powierzchni narzędzia tylnego. Podczas frezowania zgrubnego należy wybrać mniejszy kąt oparcia, ponieważ prędkość skrawania jest duża, obciążenie skrawaniem jest duże i wymagane są lepsze warunki odprowadzania ciepła przez narzędzie. W przypadku frezowania precyzyjnego należy wybrać większy kąt oparcia, aby krawędź była ostra, zmniejszyć tarcie pomiędzy narzędziem a powierzchnią obróbki i zmniejszyć odkształcenie sprężyste.
4. Kąt odchylenia: Zmniejszenie kąta ugięcia może poprawić odprowadzanie ciepła i obniżyć średnią temperaturę przetwarzania. Właściwy kąt ugięcia może poprawić rozkład ciepła podczas obróbki i zmniejszyć deformację części spowodowaną akumulacją ciepła.
5. Kontrola zużycia narzędzi: Wraz ze zużyciem narzędzia wzrasta chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego, co prowadzi do wzrostu temperatury przedmiotu obrabianego, a następnie powoduje deformację części. Dlatego należy stosować narzędzia o dobrej odporności na zużycie, a stopień zużycia narzędzia nie powinien przekraczać 0,2 mm, aby uniknąć tworzenia się guzków. Jednocześnie przed użyciem nowego narzędzia można delikatnie zaostrzyć zadzior i ząbkowanie zębów noża drobnym kamieniem, tak aby chropowatość krawędzi tnącej narzędzia osiągnęła Ra=0.4μm, minimalizując możliwość odkształcenia cięcia.

Właściwe metody przetwarzania

Aby zmniejszyć ryzyko deformacji części, można zastosować następujące techniki przetwarzania:

1. Przetwarzanie symetryczne: obróbka symetryczna może skutecznie odprowadzać ciepło podczas obróbki CNC stopu aluminium, zapobiegając nadmiernemu gromadzeniu się ciepła wokół części, zmniejszając w ten sposób ryzyko odkształcenia termicznego. W przypadku części o dużym naddatku na obróbkę obróbka symetryczna może zapewnić lepsze warunki rozpraszania ciepła podczas obróbki i uniknąć koncentracji ciepła. Na przykład płyta o grubości 90 mm musi zostać obrobiona do grubości 60 mm, jeśli zastosowanie wielokrotnej obróbki symetrycznej z podawaniem, dwukrotnej obróbki z każdej strony do ostatecznego rozmiaru, może zapewnić wyższą precyzję płaskości w porównaniu z jedno- czas przetwarzania do ostatecznego rozmiaru, może skutecznie zmniejszyć deformację.
2. Przetwarzanie w technologii warstwowej: w przypadku części z wieloma wgłębieniami, ze względu na nierównomierną siłę płyty łatwo ją odkształcić, do obróbki można zastosować technologię warstwową. Części są najpierw dzielone na kilka warstw, a następnie przetwarzane warstwa po warstwie do wymaganego rozmiaru. W ten sposób siła stosowana w procesie obróbki CNC stopu aluminium jest bardziej jednolita, a ryzyko odkształcenia jest mniejsze niż w przypadku bezpośredniej obróbki części.
3. Wiercenie wstępne i frezowanie: W przypadku części z wnękami mogą wystąpić problemy na etapie frezowania, takie jak nierówne wióry, wytwarzanie ciepła prowadzące do deformacji wskutek rozszerzania się elementu lub złamania narzędzia. Problemy te można rozwiązać poprzez wstępne nawiercenie, a następnie frezowanie. Wywierć otwory narzędziem nieco większym od frezu, aby zapewnić miejsce na skrawany materiał, tak aby wióry zostały równomiernie usunięte z półfabrykatu aluminium i na koniec frezowanie.
4. Stosuj różne metody frezowania: Obróbka CNC stopu aluminium ma dwie metody obróbki zgrubnej i wykańczającej. Obróbka zgrubna tnie półfabrykaty w najkrótszym czasie z największą prędkością skrawania, koncentrując się na szybkości usuwania materiału i wydajności przetwarzania; Wykończenie wymaga bardziej precyzyjnej obróbki i jakości powierzchni, z naciskiem na jakość frezowania. Rozsądne działanie tych dwóch metod może znacząco zmienić szybkość deformacji części.

Rozsądne parametry skrawania

Dobór odpowiednich parametrów skrawania pozwala zmniejszyć siłę skrawania i ciepło skrawania oraz uniknąć deformacji części na skutek nadmiernej siły skrawania i nadmiernego ciepła. Spośród trzech elementów parametrów skrawania duży wpływ na siłę skrawania ma wielkość narzędzia do cięcia wstecznego. Gdy naddatek obróbkowy jest zbyt duży, siła skrawania narzędzia jest zbyt duża, co nie tylko odkształca części, ale także wpływa na sztywność wrzeciona obrabiarki i zmniejsza trwałość narzędzia. Dlatego też metodę frezowania wysokoobrotowego można zastosować w celu jednoczesnego zmniejszenia ilości narzędzi skrawających, poprawy posuwu i prędkości maszyny, a tym samym zmniejszenia siły skrawania i zapewnienia wydajności obróbki. Na przykład prędkość skrawania można regulować w zakresie 250 ~ 300 m/min, prędkość posuwu wynosi 300 ~ 400 mm/min, wielkość cięcia wstecznego podczas frezowania zgrubnego ap = 0,5 mm, a frezowanie dokładne ap = 0,1 ~ 0,2 mm.

Metoda mocowania jest odpowiednia

Podczas obróbki cienkościennych części aluminiowych nieprawidłowy sposób mocowania może łatwo spowodować deformację ścianki. Aby zmniejszyć to ryzyko, można poluzować wyprasowaną część przed zakończeniem ostatecznej operacji, zwalniając nacisk, umożliwiając części powrót do pierwotnego kształtu, a następnie ponownie wywierając nacisk. Drugi przyłożony nacisk powinien działać na powierzchnię nośną, a kierunek powinien być najbardziej sztywnym kierunkiem, a siła powinna być wystarczająca do utrzymania stabilności przedmiotu obrabianego podczas obróbki. W przypadku cienkościennych części tulei wału można zastosować metodę mocowania promieniowego otworu wewnętrznego, aby zlokalizować gwint wewnętrzny części, wykonać gwintowany czop wału, włożyć gwint wewnętrzny części, docisnąć otwór wewnętrzny za pomocą pokrywy, a następnie dokręcić ją za pomocą nakrętkę, aby uniknąć odkształcenia mocowania podczas obróbki koła zewnętrznego. W przypadku cienkościennego przedmiotu obrabianego można zastosować przyssawkę próżniową w celu uzyskania równomiernej adsorpcji siły docisku, przetwarzając niewielką ilość cięcia lub stosując metodę napełniania do wtryskiwania stopionego mocznika zawierającego 3% ~ 6% azotanu potasu w obrabiany przedmiot, aby poprawić sztywność obróbki przedmiotu obrabianego, a przedmiot obrabiany zanurza się w wodzie lub alkoholu po obróbce w celu rozpuszczenia wypełniacza.

W procesie obróbki aluminium CNC przypadkowe odkształcenia są problemem wymagającym dużej uwagi. Analizując przyczyny odkształceń i podejmując odpowiednie środki zapobiegawcze, można skutecznie uniknąć przypadkowych odkształceń podczas obróbki aluminium.

Przede wszystkim puste naprężenia szczątkowe i naprężenia procesowe są głównymi przyczynami deformacji podczas obróbki aluminium. Puste naprężenie szczątkowe powstaje głównie w wyniku superpozycji naprężeń spowodowanych nierównomiernym odkształceniem podczas hartowania i wytłaczania. Naprężenia obróbcze mogą być spowodowane takimi czynnikami, jak asymetryczne cięcie, słaba sztywność przedmiotu obrabianego i inna kolejność obróbki. Zrozumienie tych przyczyn pomoże nam podjąć ukierunkowane działania zapobiegawcze.

Po drugie, ryzyko odkształcenia aluminium można skutecznie ograniczyć poprzez aspekty optymalizacji narzędzia, właściwych metod obróbki, rozsądnych parametrów skrawania i odpowiednich metod mocowania. Jeśli chodzi o optymalizację narzędzia, wybór odpowiedniego kąta spirali, kąta przedniego, kąta tylnego, kąta ugięcia i kontrolowanie zużycia narzędzia może zmniejszyć siłę skrawania i ciepło skrawania oraz zmniejszyć deformację części. Jeśli chodzi o metody przetwarzania, obróbka symetryczna, obróbka w technologii warstwowej, wstępne nawiercanie i frezowanie oraz stosowanie różnych metod frezowania i innych umiejętności mogą sprawić, że obróbka będzie bardziej stabilna i zmniejszy występowanie odkształceń. Rozsądny dobór parametrów skrawania, zmniejszenie siły skrawania i ciepła skrawania, unikanie części spowodowanych nadmierną siłą skrawania i deformacją cieplną. Jeśli chodzi o metody mocowania, w przypadku cienkościennych części aluminiowych ryzyko odkształcenia ścianki można zmniejszyć, stosując odpowiednie metody mocowania.

Krótko mówiąc, unikanie przypadkowych odkształceń podczas obróbki aluminium CNC ma ważną praktyczną wartość aplikacyjną w zakresie poprawy jakości produktu, zmniejszenia kosztów produkcji i zwiększenia konkurencyjności przedsiębiorstwa. W rzeczywistej produkcji powinniśmy kompleksowo stosować te metody w zależności od konkretnej sytuacji oraz stale odkrywać i wprowadzać innowacje, aby zapewnić stabilność i niezawodność obróbki aluminium.