Alumiiniumsulami mehaanilise töötlemise deformatsioon: põhjused ja kontrollimeetodid

Miks alumiiniumisulamist osad deformeeruvad töötlemise ajal?

Alumiiniumisulameid töödeldakse laialdaselt riistvara, autotööstuse, elektroonika ja tööstuskomponentide jaoks, kuid nende madal kõvadus ja kõrge soojuspaisumistegur muudavad õhukeseseinalised osad eriti altid deformatsioonile. Valmis osa moonutusi ei põhjusta peaaegu kunagi üks tegur; see on lõikekuumuse, tooriku jääkpinge, kinnitusjõu ja tööriista seisukorra kombineeritud tulemus. Selles artiklis selgitatakse peamisi põhjuseid ja töötlemis{3}}poolseid juhtimismeetmeid, mida CNC-töökojad praktikas kasutavad.

Töötlemise deformatsiooni algpõhjused

Lõikamissoojus: alumiinium juhib soojust kiiresti, kuid paisub kergesti; kontsentreeritud kuumus ühel küljel kummardab osa niipea, kui see jahtub ebaühtlaselt.

Tooriku jääkpinge: valtsitud ja ekstrudeeritud alumiinium kannab lukustatud-pingeid, mis vabanevad materjali eemaldamisel ebaühtlaselt.

Kinnitusjõud: õhukesed seinad painduvad kinnituse all elastselt läbi ja vetruvad pärast vabastamist tagasi, jättes mehaaniliselt töödeldud kuju, mis jääb klambrita kinnitamata tolerantsist välja.

Tööriista kulumine ja ülesehitatud-serv: kulunud lõikur tõstab lõiketemperatuuri, suurendab pinna karedust ja soodustab deformatsiooni.

Sümmeetriline töötlemine kuumuse ja stressi tasakaalustamiseks

Suurte töötlusvarudega osade puhul vältige ühe külje töötlemist lõpliku suuruseni ühe käiguga. Näiteks 90 mm paksuse plaadi vähendamine 60 mm-le: ühe külje täielik freesimine, seejärel teise ümberpööramine ja freesimine annab vaid umbes 5 mm tasapinna, kuna kuumus ja pinge leevendamine koonduvad kordamööda mõlemale pinnale. Mõlema külje töötlemine korduvate ja vahelduvate käikudega kuni lõpliku mõõtme saavutamiseni parandab soojuse hajumist ja hoiab tasasust umbes 0,3 mm piires.

Kihiline mitme käiguga{0}}mehaaniline töötlemine mitme-õõnsuse osade jaoks

Üksteise järel õõnsuste töötlemine jätab õõnsuse seinad ebaühtlase pinge alla ja kutsub esile moonutusi. Selle asemel töödelge kõik õõnsused kihtidena kokku: iga kiht eemaldab materjali igast õõnsusest enne järgmisele sügavusele liikumist, nii et pingejaotus jääb ühtlaseks ja detail paindub lõpliku suuruse saavutamisel vähem.

Lõikeparameetrite valik

Lõikesügavusel on lõikejõule kõige tugevam mõju. Lõikesügavuse vähendamine vähendab jõudu ja kuumust, kuid vähendab ka tootlikkust; standardne vastus on suure-kiirusega freesimine, kus väiksem lõikesügavus kombineeritakse suurema ettenihke ja spindli kiirusega, nii et materjali eemaldamise kiirus säilib lõikejõu langemise ajal. Etteanne ja kiirus tuleks alati sobitada sulami temperamendiga, näiteks 6061-T6 versus 7075-T6, mis käituvad samade parameetrite korral erinevalt.

Tööriista geomeetria ja tööriista struktuur

Geomeetria

Kaldenurk: kasutage suurimat kaldenurka, mis säilitab lõikeserva tugevuse; teravam serv vähendab lõikedeformatsiooni ja lõiketemperatuuri. Vältige negatiivse rehaga tööriistu.

Reljeefnurk: väike töötlemata freesimiseks (suur koormus, vajab soojuse hajumist), suurem viimistlemiseks, et vähendada külghõõrdumist ja elastset deformatsiooni.

Heliksi nurk: nii suur kui praktiline stabiilse freesimise ja väiksema freesimisjõu jaoks.

Juhtnurk: vähendatud juhtnurk parandab soojuse hajumist ja alandab keskmist temperatuuri lõiketsoonis.

Konstruktsiooni ja serva seisukord

Kasutage vähem hambaid ja suuremaid laastusonte; alumiinium toodab pikki plastilisi laaste, mis ummistavad väikseid söögitorusid. Tüüpiline reegel on alla 20 mm läbimõõduga lõikurite jaoks kaks hammast ja 30-60 mm läbimõõduga kolm hammast.

Hoidke lõikeserva karedus alla Ra 0,4 um; teritusjääkide eemaldamiseks kivitage uus lõikur enne kasutamist kergelt kividega.

Kontrolli kulumist: vahetage või indekseerige tööriistad, kui külje kulumine läheneb 0,2 mm; peale selle moodustub-serva ja töödeldava detaili temperatuur tõuseb. Termiliste moonutuste piiramiseks hoidke tooriku temperatuur lõikamise ajal alla umbes 100 °C.

Tööriistatee strateegia: ronige karestamise jaoks, tavaline viimistlemiseks

Karestamine peaks suurendama materjali eemaldamise kiirust, seega eelistatakse ronimist. Viimistlus nõuab täpsust ja pinna kvaliteeti; tavafreesimine, kus laastu paksus väheneb väljumisel nullini, vähendab töökõvenemist ja aitab pärssida deformatsiooni lõppkäigul.

Sekundaarne kinnitus õhukese{0}}seinaga osade jaoks

Kui kinnitusjõud on moonutuste peamine allikas, vabastage klamber enne lõplikku viimistlust, et detail saaks oma loomulikku kuju tagasi vedada, seejärel kinnitage{0}}tugipinnale rakendatava jõuga kergelt tagasi suurima jäikuse suunas. Klamber peaks detaili kinni hoidma ilma seda üle-piiramata; see on oskus, mida operaatorid harjutades arendavad, kuid see vähendab usaldusväärselt kinnitusest{3}}indutseeritud deformatsiooni.

Puurida enne õõnsuste freesimist

Freesi uputamine süvendis otse tahkesse materjali surub laastud kinnisesse ruumi, hoiab lõikesoojuse kinni ja võib põhjustada soojuspaisumist, tööriista purunemist või isegi purunemist. Puurige esmalt juhtauk, mis ei ole väiksem kui lõikuri läbimõõt, seejärel sisestage lõikuriga auk ja freesige väljapoole. See lihtne samm parandab laastude eemaldamist ja kaitseb õhukesi seinu.

KKK

Miks deformeeruvad õhukese{0}}seinaga alumiiniumosad rohkem kui terasest osad?

Alumiiniumil on ligikaudu kolm korda suurem soojuspaisumine kui terasel ja ligikaudu üks-kolmandik jäikust, nii et sama lõikekuumus ja kinnitusjõud tekitavad õhukestes osades suuremad elastsed ja termilised läbipainded.

Kas kuumtöötlus enne töötlemist kõrvaldab deformatsiooni?

Vananemine-vähendab pinget toorikus-, mis kõrvaldab ühe moonutuse põhjuse, kuid see ei suuda kompenseerida lõikekuumust, kinnitusjõudu ega kulunud tööriistu. Seda tuleks kombineerida ülaltoodud töötlemismeetmetega.

Milline spindli pöörlemiskiirus ja ettenihe on tüüpilised alumiiniumi{0}}kiirfreesimisel?

Ühest vastust pole, sest see sõltub sulamist, lõikuri läbimõõdust ja masina jäikusest; Praktiline põhimõte on vähendada lõikesügavust, suurendada ettenihet hamba kohta ja suurendada spindli kiirust, jälgides samal ajal laastu värvi ja tooriku temperatuuri. Lõikeparameetrid peavad olema kinnitatud tegeliku detaili puhul.

Kas alumiiniumi viimistlemiseks on parem ronifreesimine või tavaline freesimine?

Pinnakvaliteeti nõudvate viimistluskäikude puhul vähendab tavaline freesimine töökõvenemist ja servade purunemist õhukestel lõikudel; ronimisfreesimine jääb jämetöötluse valikuks suurema materjali eemaldamise kiiruse tõttu.

Kuidas ma tean, kas tööriista kulumine põhjustab deformatsiooni?

Jälgige lõiketemperatuuri tõusu, karedamat pinnaviimistlust, krigistamist või sahinat ning osi, mille mõõtmed erinevad programmeeritud mõõtmetest. Alumiiniumlõikuri külgede kulumine üle 0,2 mm on usaldusväärne päästik tööriista indekseerimiseks.

Kas deformatsiooni saab enne töötlemist ennustada?

Jah, kasulikul määral. Lõikejõu ja kinnituse lõplike elementide simulatsioon või lihtne katse esindustoorikuga tuvastab domineeriva moonutuse varakult. Õhukeseseinaliste{2}}osade puhul masinastage alati proov ja mõõtke see pärast lahtivõtmist, enne kui asute partii tootmisele.