Деформация обработки алюминия с ЧПУ «большая битва» — практические навыки, которые помогут вам в точной обработке.

В процессе обработки алюминия на станках с ЧПУ случайная деформация является распространенной и серьезной проблемой. Деформация влияет не только на точность размеров и внешний вид алюминиевых изделий, но и может привести к тому, что изделие не будет соответствовать проектным требованиям или даже к браку. Это наносит огромный экономический ущерб производственным предприятиям, а также влияет на эффективность производства и конкурентоспособность продукции на рынке.

Например, при производстве некоторых прецизионных приборов и электронных изделий точность размеров алюминиевых компонентов очень высока. Если в процессе обработки происходит непредвиденная деформация, это может привести к нарушению нормальной сборки деталей, что повлияет на производительность и надежность всего изделия. Кроме того, деформация может также привести к появлению неровностей, искажений и других проблем на поверхности алюминиевых изделий, снижая качество внешнего вида продукции и влияя на готовность потребителей к покупке.

Магазин для бизнеса

66 доступных купонов

Магазин для бизнеса

66 доступных купонов

Магазин для бизнеса

66 доступных купонов

Остаточное напряжение

Остаточные напряжения в заготовке образуются главным образом за счет суперпозиции напряжений, вызванных неравномерной деформацией в процессе закалки и экструзии профилей. В процессе закалки в алюминиевом сплаве возникают значительные остаточные термические напряжения и структурные напряжения. В то же время, в процессе экструзии, из-за неравномерности напряжений в каждой детали, также возникают напряжения. Эти напряжения суммируются, образуя остаточные напряжения в заготовке.

Остаточные напряжения в заготовке оказывают большое влияние на обработку. Из-за внутренних напряжений в процессе обработки, при удалении материала резцом, напряжения перераспределяются, что приводит к деформации заготовки. Эта деформация может повлиять на точность размеров и качество поверхности деталей, и даже привести к тому, что детали не будут соответствовать проектным требованиям.

Технологический стресс

Основные причины технологического стресса следующие:

1. Асимметрия в процессе резания: Асимметрия в процессе резания приводит к неравномерному распределению силы резания, что вызывает деформацию заготовки. Например, при большом припуске на резание скорость съема материала высока, и возникает большое напряжение в процессе обработки. Кроме того, короткий интервал обработки приводит к тому, что остаточные напряжения не снимаются, происходит дисбаланс остаточных напряжений по всему профилю, что затем вызывает деформацию заготовки.
2. Низкая жесткость заготовки: низкая жесткость заготовки приводит к неравномерному усилию резки и зажима, что вызывает деформацию. Для некоторых деталей с тонкими стенками и низкой жесткостью, таких как тонкостенные алюминиевые корпуса, деформация более вероятна в процессе резки.
3. Различная последовательность обработки: различная последовательность обработки приводит к асимметричному снятию остаточных напряжений, что вызывает деформацию заготовки. Например, обработка сначала одной детали, а затем другой может привести к неравномерному распределению напряжений, что, в свою очередь, вызывает деформацию.

Оптимизация инструмента

При обработке алюминия на станках с ЧПУ деформацию деталей можно эффективно уменьшить за счет выбора правильных параметров инструмента и контроля износа инструмента. В частности, оптимизацию можно проводить по следующим параметрам:

1. Угол спирали: Угол спирали должен быть как можно больше, что позволяет повысить стабильность фрезерования и снизить усилие резания. Например, в реальных условиях обработки больший угол спирали может сделать процесс резания более стабильным и уменьшить деформацию деталей, вызванную чрезмерным усилием резания.
2. Угол передней кромки: Разумная настройка угла передней кромки позволяет сохранить прочность лезвия, уменьшить износ острой кромки, обеспечить плавное удаление стружки и, следовательно, снизить усилие резания. Как правило, не рекомендуется использовать инструмент с отрицательным углом передней кромки, поскольку отрицательный угол передней кромки увеличивает усилие резания и повышает риск деформации детали.
3. Угол заточки: Размер угла заточки оказывает важное влияние на качество обработки и износ задней поверхности инструмента. При черновом фрезеровании угол заточки следует выбирать меньшим, поскольку скорость резания высока, нагрузка на резание велика, и требуются лучшие условия для отвода тепла от инструмента. При прецизионном фрезеровании угол заточки следует выбирать большим, чтобы сделать кромку острой, уменьшить трение между инструментом и обрабатываемой поверхностью и снизить упругую деформацию.
4. Угол отклонения: Уменьшение угла отклонения может улучшить рассеивание тепла и снизить среднюю температуру обработки. Правильный угол отклонения может улучшить распределение тепла во время обработки и уменьшить деформацию деталей, вызванную накоплением тепла.
5. Контроль износа инструмента: Износ инструмента приводит к увеличению шероховатости поверхности заготовки, что вызывает повышение температуры заготовки и, как следствие, деформацию детали. Поэтому следует использовать инструменты с хорошей износостойкостью, а степень износа инструмента не должна превышать 0,2 мм во избежание образования заусенцев. Одновременно, перед использованием нового инструмента, заусенцы и зубцы на режущей кромке можно аккуратно заточить мелкозернистым камнем, чтобы шероховатость режущей кромки инструмента достигла Ra=0,4 мкм, минимизируя вероятность деформации при резании.

Надлежащие методы обработки

Для снижения риска деформации деталей можно использовать следующие методы обработки:

1. Симметричная обработка: симметричная обработка позволяет эффективно рассеивать тепло во время обработки алюминиевого сплава на станках с ЧПУ, предотвращая чрезмерное накопление тепла вокруг деталей и тем самым снижая вероятность термической деформации. Для деталей с большим припуском на обработку симметричная обработка обеспечивает лучшие условия для рассеивания тепла во время обработки и предотвращает концентрацию тепла. Например, если пластину толщиной 90 мм необходимо обработать до 60 мм, то использование симметричной обработки с многократной подачей, обрабатывая каждую сторону дважды до конечного размера, позволит обеспечить более высокую точность плоскостности по сравнению с однократной обработкой до конечного размера и эффективно снизить деформацию.
2. Технология послойной обработки: для деталей с множеством полостей, где из-за неравномерного воздействия силы на пластину легко происходит деформация, можно использовать послойную обработку. Деталь сначала разделяется на несколько слоев, а затем обрабатывается слой за слоем до требуемого размера. Таким образом, усилие, прикладываемое в процессе обработки алюминиевого сплава на станке с ЧПУ, более равномерное, и риск деформации меньше, чем при прямой обработке детали.
3. Предварительное сверление и фрезерование: Детали с полостями могут иметь проблемы на этапе фрезерования, такие как неравномерное образование стружки, выделение тепла, приводящее к деформации и расширению детали, или поломка инструмента. Эти проблемы можно решить путем предварительного сверления, а затем фрезерования. Сверлите отверстия инструментом, немного большим, чем фреза, чтобы обеспечить пространство для режущего материала, чтобы стружка равномерно удалялась с заготовки из алюминия, а затем выполните фрезерование.
4. При обработке алюминиевых сплавов на станках с ЧПУ используются два метода: черновая и чистовая обработка. Черновая обработка позволяет обрабатывать заготовки за минимальное время и с максимальной скоростью резания, уделяя особое внимание скорости съема материала и эффективности обработки; чистовая обработка требует более точной обработки и качества поверхности, с акцентом на качество фрезерования. Рациональное использование этих двух методов может существенно изменить степень деформации деталей.

Разумные параметры резки

Правильный выбор параметров резания позволяет снизить усилие резания и тепловыделение, а также избежать деформации деталей из-за чрезмерного усилия резания и перегрева. Среди трех элементов параметров резания, количество заднего режущего инструмента оказывает большое влияние на усилие резания. Когда припуск на обработку слишком велик, усилие резания инструмента слишком велико, что не только деформирует детали, но и повлияет на жесткость шпинделя станка и снизит долговечность инструмента. Поэтому метод высокоскоростного фрезерования позволяет одновременно уменьшить количество заднего режущего инструмента, повысить скорость подачи и скорость станка, тем самым снизив усилие резания и обеспечив эффективность обработки. Например, скорость резания может регулироваться в диапазоне 250–300 м/мин, скорость подачи — 300–400 мм/мин, количество заднего режущего инструмента при черновом фрезеровании ap = 0,5 мм, а при чистом фрезеровании ap = 0,1–0,2 мм.

Данный метод зажима является подходящим.

При обработке тонкостенных алюминиевых деталей неправильный способ зажима легко может привести к деформации стенки. Чтобы снизить этот риск, можно ослабить зажимаемую деталь до завершения обработки конечной детали, сняв давление, позволив детали вернуться к исходной форме, а затем снова приложить давление. Второе приложенное давление должно действовать на опорную поверхность, направление должно быть наиболее жестким, а сила должна быть достаточной для поддержания стабильности заготовки во время обработки. Для тонкостенных втулок валов можно использовать радиальный способ зажима внутреннего отверстия: направить внутреннюю резьбу детали, сделать резьбовую шейку вала, вставить внутреннюю резьбу детали, запрессовать внутреннее отверстие крышкой, а затем затянуть гайкой, чтобы избежать деформации при зажиме во время обработки внешнего круга. Для тонкостенных листовых заготовок можно использовать вакуумную присоску для равномерного распределения силы зажима, обрабатывая с небольшим количеством резания, или же использовать метод заполнения, при котором в заготовку впрыскивается расплав мочевины, содержащий 3–6% нитрата калия, для повышения жесткости заготовки при обработке, а затем заготовка погружается в воду или спирт для растворения наполнителя после обработки.

В процессе обработки алюминия на станках с ЧПУ случайная деформация является проблемой, требующей пристального внимания. Анализ причин деформации и принятие соответствующих профилактических мер позволяют эффективно предотвратить случайные деформации при обработке алюминия.

Прежде всего, основными причинами деформации алюминия при обработке являются остаточные напряжения в заготовке и напряжения, возникающие в процессе обработки. Остаточные напряжения в заготовке образуются главным образом за счет суперпозиции напряжений, вызванных неравномерной деформацией во время закалки и экструзии. Напряжения, возникающие при механической обработке, могут быть вызваны такими факторами, как асимметричная резка, низкая жесткость заготовки и различная последовательность обработки. Понимание этих причин поможет нам принять целенаправленные профилактические меры.

Во-вторых, риск деформации алюминия можно эффективно снизить за счет оптимизации инструмента, правильных методов обработки, разумных параметров резания и соответствующих методов зажима. Что касается оптимизации инструмента, то выбор правильного угла спирали, переднего угла, заднего угла, угла отклонения и контроль износа инструмента позволяют снизить усилие резания и тепловыделение, а также уменьшить деформацию детали. Что касается методов обработки, то симметричная обработка, послойная обработка, предварительное сверление и фрезерование, а также использование различных методов фрезерования и других приемов позволяют сделать обработку более стабильной и уменьшить вероятность деформации. Разумный выбор параметров резания снижает усилие резания и тепловыделение, предотвращая деформацию деталей из-за чрезмерного усилия резания и тепловыделения. Что касается методов зажима, то для тонкостенных алюминиевых деталей риск деформации стенок можно снизить, используя соответствующие методы зажима.

Вкратце, предотвращение случайных деформаций при обработке алюминия на станках с ЧПУ имеет важное практическое значение для повышения качества продукции, снижения производственных затрат и повышения конкурентоспособности предприятия. В реальном производстве следует комплексно применять эти методы в соответствии с конкретной ситуацией, постоянно исследовать и внедрять инновации для обеспечения стабильности и надежности обработки алюминия.