Ключові моменти процесу токарної обробки алюмінію на токарному верстаті з ЧПУ

Під час токарної обробки алюмінію на токарному верстаті з ЧПК потрібно ретельно керувати декількома критичними точками процесу, щоб забезпечити якість обробки, ефективність і безпеку оператора. Відносна м’якість і пластичність алюмінію роблять його швидким і простим для різання порівняно зі сталлю чи титаном, але ця сама м’якість створює певний набір труднощів - особливо довга, безперервна, стрічкова-стружка, яка може обертатися навколо інструмента, заготовки чи навіть шпинделя, якщо її не контролювати. Наступні п’ять областей - вибір інструменту, оптимізація параметрів різання, застосування охолоджуючої рідини, контроль стружки та експлуатаційна безпека - утворюють інтегровану систему. Помилка в одному з них створює проблеми в інших, тому їх слід розглядати як єдину скоординовану стратегію, а не як п’ять незалежних контрольних списків.

Оскільки алюміній має низьку твердість, він пластично деформується, а не руйнується чисто, а це означає, що під час точіння він схильний утворювати суцільні волокнисті стружки. З цієї причини слід віддати перевагу спеціальним алюмінієвим-різальним пластинам (зазвичай ціна близько ¥10 за пластину). Ці пластини зазвичай розроблені спеціально для кольорових металів: вони мають гострішу геометрію ріжучої кромки, добре відполіровану передню поверхню та часто позитивний передній кут, що зменшує опір різанню та деформацію стружки при зсуві. Більш гладка передня поверхня особливо важлива, оскільки алюміній має сильну тенденцію до прилипання до поверхонь інструменту - шорстка або зношена поверхня збільшує площу контакту та тертя, сприяючи утворенню -верхньої кромки (BUE), що, у свою чергу, погіршує обробку поверхні та прискорює знос інструменту.

Вимоги до якості кромки такі ж важливі, як і сам тип пластини. Ріжуча кромка повинна завжди залишатися гострою і гладкою; притуплений або відколотий край спричиняє стиснення та перетягування стружки, а не чисте зрізання, що збільшує тертя між стружкою та поверхнею заготовки та підвищує ризик подряпин на поверхні, зміцнення алюмінієвого поверхневого шару та навіть сколювання краю під навантаженням. Оператори повинні встановити процедуру візуального огляду країв вставок - під збільшенням, якщо це можливо -, і замінювати вставки заздалегідь, а не чекати, поки на деталях з’являться видимі дефекти поверхні. Непокриті поліровані твердосплавні або PCD (полікристалічні алмази) пластини зазвичай віддають перевагу для алюмінію, оскільки вони мінімізують адгезію та тертя, які можуть створювати сталеві-орієнтовані пластини з покриттям.

Регулювання швидкості різання (шпинделя):Рекомендована швидкість різання більше або дорівнює 500 метрів за хвилину (як практичне перетворення, для діаметра заготовки 100 мм швидкість шпинделя повинна бути більше або дорівнювати 1500 об/хв). Основний принцип полягає в тому, що вищі швидкості різання не лише підвищують ефективність видалення матеріалу, але й сприяють руйнуванню стружки через високу-зрізальну дію - стружка зрізається досить швидко, щоб ламатися, а не скручуватися у довгу суцільну стрічку. І навпаки, якщо швидкість обертання шпинделя занадто низька, різання стає повільним, стружка подовжується, і ризик заплутування стружки різко зростає. Варто зазначити, що фактична оптимальна швидкість дещо змінюватиметься залежно від конкретного алюмінієвого сплаву (наприклад, 6061 проти . 7075 проти литих алюмінієвих сплавів), геометрії пластини та жорсткості машини, тому цифру 500 м/хв слід розглядати як практичну базову лінію для налаштування, а не як абсолютну константу.

Вибір глибини різання (один-прохід по осі X-):Рекомендована глибина різу становить 3–5 мм з кожного боку, з практичним мінімумом не менше 2 мм. Причина полягає в тому, що достатньо велика глибина різання збільшує силу різання, що діє на корінь стружки, що сприяє більш чистому руйнуванню стружки. Навпаки, надто мала глибина різу дає тонку тонку стружку, якій не вистачає жорсткості, щоб розламати її самостійно - ця дрібна стружка насправді більш схильна до загортання та сплутування, ніж більш товста, серйозніша стружка. Швидкість подачі має бути оптимізована в тандемі з глибиною різання, оскільки два параметри разом визначають товщину стружки та форму поперечного-перерізу, обидва з яких сильно впливають на те, чи стружка скручується, ламається чи стрічки.

Позиціонування спрею:Охолоджуюча рідина має бути спрямована точно на кінчик інструменту, забезпечуючи ретельне й безперервне заливання зони різання, а не просто розбризкування навколо.

Функція теплоносія:

Охолодження:Запобігає розм'якшенню наконечника інструмента під дією тепла тертя, що зменшує тенденцію до розмазування або зварювання матеріалу на ріжучій кромці.

Змащення:Зменшує тертя між стружкою та наконечником інструмента, знижуючи ризик відколів кромки, викликаний стисненням стружки об ріжучу кромку.

Евакуація чіпа:Потік охолоджуючої рідини фізично вимиває стружку із зони різання, запобігаючи накопиченню на деталі або інструменті, яке інакше могло б перешкодити наступним проходам.

Ризик недостатнього охолодження:Погане покриття охолоджуючої рідини призводить до прилипання матеріалу та ущільнення на кінчику інструмента, а в більш серйозних випадках може спровокувати руйнування кінчика інструменту. Окрім безпосереднього пошкодження інструменту, непостійне охолодження також може спричинити локалізоване теплове розширення заготовки під час обробки, дещо вплинувши на точність розмірів із жорсткими-допусками -, фактор, який варто враховувати, коли виготовляються прецизійні алюмінієві компоненти. Концентрацію охолоджувальної рідини та швидкість потоку також слід періодично перевіряти та регулювати, оскільки для механічної обробки алюмінію часто виграють охолоджуючі рідини, спеціально розроблені (або додані), щоб протистояти природній тенденції металу до заїдання та адгезії.

Основна причина проблеми:Оскільки алюміній має низьку твердість, під час точіння легко утворюється суцільна стрічка-стружка, що призводить до кількох наступних проблем:

Подряпина заготовки:Стружка, що обертається навколо поверхні заготовки, може подряпати готову оброблену поверхню.

Пошкодження інструменту:Стиснення стружки до ріжучої кромки прискорює зношування або викликає сколювання/злам.

Загрози безпеці:Довга стружка може заплутатися в кінцівках оператора або зачепитися за рухомі компоненти машини -, що є справді серйозною небезпекою, враховуючи, як швидко можуть утворитися довгі алюмінієві стрічки.

рішення:

Дизайн інструменту:Вибирайте пластини зі стружколомними канавками або спеціальною геометрією кромок, розробленою для сприяння руйнуванню стружки, коли матеріал скручується з передньої поверхні.

Регулювання параметрів:Поєднуйте вищі швидкості різання та більшу глибину різання з охолоджуючою рідиною для досягнення надійного руйнування стружки.

Управління евакуацією мікросхем:Переконайтеся, що канали транспортування стружки залишаються вільними та безперешкодними, запобігаючи накопиченню стружки, яка може повторно -контактувати з інструментом або деталлю. Під час виробничих циклів періодичні паузи для очищення лотка для стружки або конвеєра - замість того, щоб стружка накопичувалася, доки вона не завадить руху -, допомагає підтримувати постійний потік стружки та зменшує ймовірність повторного-зрізання вже-сформованої стружки, що може зіпсувати обробку поверхні.

Захист обладнання:Встановіть пристрої для захисту/утримання стружки, щоб запобігти викиду стружки назовні під час високо-швидкісного різання.

Індивідуальний захист:Оператори повинні носити захисні окуляри та рукавички, щоб запобігти контакту мікросхем зі шкірою або очима; слід уникати довгого або вільного одягу поблизу обертового шпинделя.

Екстрене реагування:У разі заплутування стружки необхідно негайно зупинити верстат і використати спеціальні інструменти для усунення заплутування - ніколи не намагайтеся очистити стружку вручну, коли шпиндель рухається, або голими руками, оскільки алюмінієва стружка може бути напрочуд гострою, незважаючи на м’якість матеріалу.

Під час точіння алюмінію на токарному верстаті з ЧПК якість, ефективність і безпека залежать від скоординованої оптимізації чотирьох взаємопов’язаних областей: вибір інструменту, параметри різання, застосування охолоджуючої рідини та контроль форми стружки. Головна мета — досягти надійного руйнування стружки без заплутування. Вибираючи спеціальні алюмінієві-різальні пластини з гострими, гладкими,-збереженими краями, збільшуючи швидкість різання та глибину різання для сприяння чистому руйнуванню стружки, а також точно спрямовуючи охолоджуючу рідину на зону різання, машиністи можуть значно покращити як ефективність обробки, так і якість поверхні, забезпечуючи при цьому безпеку оператора. Оскільки ці змінні взаємодіють - зміна глибини різання впливає на товщину стружки, яка впливає на те, наскільки ефективно охолоджувальна рідина може досягати наконечника інструмента, що впливає на знос інструменту та, отже, на гостроту кромки - найкраще розглядати налаштування параметра як ітераційний процес: робити одне коригування за раз, спостерігати за формою стружки та обробкою поверхні та відповідно покращувати, а не змінювати декілька змінних одночасно.