Что такое обработка алюминия? - Инструменты и операции

Что такое обработка алюминия?

Механическая обработка — это субтрактивный производственный процесс, то есть он удаляет материал из заготовки для создания желаемой детали или продукта. Он очень универсален, подходит для широкого спектра металлических и неметаллических подложек. Одним из наиболее распространенных материалов, используемых при механической обработке, является алюминий.

Благодаря более легкому весу материала, меньшей твердости материала и большей формуемости алюминий идеально подходит для использования в механической обработке и других производственных операциях. Ниже мы выделяем некоторые другие преимущества использования алюминия для механической обработки, обсуждаем, как алюминий используется в различных процессах обработки, и описываем некоторые из типичных обрабатываемых деталей, изготовленных из алюминия.

Обзор процессов обработки алюминия

«Механическая обработка» — это общий термин, который охватывает ряд субтрактивных производственных процессов, например, фрезерование, токарную обработку, сверление. Существует также несколько типов технологий и методов обработки, например, обработка с ЧПУ, обработка швейцарским винтом, вертикальное и горизонтальное фрезерование и электроэрозионная обработка (EDM). Ниже мы расскажем, как обрабатывается алюминий при каждом из этих методов обработки.

• Обработка с числовым программным управлением (ЧПУ): В процессе обработки с ЧПУ используется компьютерное программное обеспечение и оборудование, совместимое с ЧПУ, для управления движением и движением станков по поверхности заготовки. Он позволяет производить высокоточные и точные алюминиевые детали и изделия с ЧПУ.
• Шнековая обработка :обработка швейцарским винтом идеально подходит для производства небольших, но очень точных цилиндрических компонентов из алюминия, таких как электронные или медицинские детали.
• Вертикальное/горизонтальное фрезерование: Фрезерование — это процесс механической обработки, в котором используются вращающиеся режущие инструменты для удаления лишнего материала с заготовки. Фрезерное оборудование может иметь вертикальную или горизонтальную компоновку; вертикальные блоки идеально подходят для небольшого количества простых алюминиевых деталей, а горизонтальные блоки больше подходят для большого количества сложных алюминиевых деталей.
• Электронно-эрозионная обработка (EDM): EDM использует электрический разряд, генерируемый между двумя электродами, для удаления материала с заготовки. Хотя он обычно используется для обработки более твердых и труднообрабатываемых материалов, его можно использовать для любого электропроводящего материала, включая алюминий.

Почему алюминий может быть сложным?

Если вы делаете кронштейн для фермера Джо, на самом деле не имеет значения, насколько эффективно вы удаляете материал. Но если вы делаете 10 000 скобок в неделю для Hustler Joe, вам нужно хорошо потрудиться.

Основная проблема с эффективной обработкой алюминия заключается в том, чтобы просто получить максимальную производительность съема материала, не взорвав что-либо.

Алюминий может расплавиться и прилипнуть к инструменту, если будет слишком много тепла. Поэтому, несмотря на то, что он режет как масло, это ненадолго, если алюминий прилипнет к инструменту, и в конечном итоге вам придется выполнять сварку трением с перемешиванием вместо механической обработки.

Помимо сведения к минимуму трения, болтовня может быть зверем, когда вы толкаете машину. Это особенно проблематично, когда вы пытаетесь обработать чистые на вид карманы. Ладно, хватит ныть. Давайте поговорим о том, как убить его на полу.

Режущие инструменты для алюминия

Ни при каких обстоятельствах вы никогда не должны использовать универсальный резак для алюминия. Технически это сработает, но алюминий полностью отличается от стали.

Вот несколько аспектов выбора инструмента, которые помогут вам получить максимальную отдачу от вашей машины.

Материал режущего инструмента

Карбид: Надеюсь, это не проблема для вас. Даже в неэффективных приложениях карбид будет превосходить быстрорежущую сталь по стоимости как по стоимости инструмента в течение срока службы, так и по чистоте поверхности.

Тем не менее, есть несколько полезных фактов о карбиде, которые помогут вам подобрать идеальный инструмент для работы. По сути, нам просто нужно понять, чего мы хотим от инструмента. Алюминий можно резать мягко, а это означает, что во время резки инструмент не подвергается сильным ударным нагрузкам.

Что важно, так это сохранение остроты лезвия. По этой причине для характеристик материала мы предпочли бы твердость, а не ударную вязкость. На это свойство влияют две основные вещи:размер зерна карбида и соотношение связующего.

Что касается размера зерна, более крупное зерно дает более твердый материал, тогда как меньшее зерно дает более ударопрочный и прочный материал. Для алюминия мы хотим сохранить остроту кромки, поэтому нам нужен небольшой размер зерна для максимального удержания кромки.

Другим фактором является соотношение связующего. Для твердосплавных режущих инструментов связующим является кобальт. Он может содержать от 2% до 20% кобальта. Поскольку кобальт мягче карбидных зерен, большее количество кобальта означает более прочный инструмент, меньшее количество кобальта означает более твердый инструмент. Итак, мы просто ищем твердосплавную фрезу с большим размером зерна и низким содержанием кобальта.

Потоки и скорости

Многие парни просто используют 1000 SFM для расчета своих оборотов в минуту. Если вы сделаете это, вы действительно не будете быстрее, чем все остальные.

Честно говоря, это обычно то, что рекомендуется для большинства резаков. 1000-1500 SFM - это абсолютно нормальная скорость для вашего шпинделя. Однако с гармоническим тестированием вы можете увеличить скорость в 3 раза. Подробнее об этом позже.

Скорость подачи - это то, где многие ребята струсили. Если вы подаете на концевую фрезу 1/2″ только 0,003″ на зуб, вы просто теряете время. Для производства вы хотите увеличить его как минимум на 1% от диаметра фрезы на зуб. Это означает, что на концевую фрезу 1/2″ необходимо подавать не менее 0,005″ на зуб. Со стабильной настройкой и коротким инструментом вы можете даже удвоить это.

Единственное исключение — когда вы работаете с небольшими инструментами, такими как 1/8″ или меньше. Удаление стружки может стать проблемой, а это означает, что вам придется снизить скорость для более тонкой стружки.

Общие операции по обработке алюминия

Вот список общих вещей, которые вы собираетесь делать с алюминием, а также несколько советов, которые помогут вам в этом.

1. Лицом к лицу

Если вы собираетесь использовать оболочковую фрезу, обязательно выберите суперагрессивный передний угол и полированные пластины. Ваш финиш будет потрясающим, и вы сможете действительно увеличить обороты в минуту.

2. В кармане

Это то, что многие парни делают неправильно. Если вы переступите половину диаметра фрезы и половину вниз, вы совершите ошибку по двум причинам:

Резак может обрабатывать больше. Идти почти на всю ширину. Мой выбор - 95% плоской фрезы. Причина этого в том, что фреза все равно будет зарываться в углы. Это означает, что вам придется замедлить подачу, чтобы инструмент не взрывался в углах. Если вы выберете все 100 %, между траекториями движения инструмента могут образоваться бумажные пластины из-за отклонения резака и материала.

Шаги 50% ужасны для гармоник, когда вы делаете черновую обработку с приличной скоростью. Удар инструмента, входящего в заготовку, приходится на самое неподходящее место, ударяя каждым зубом. Даже увеличение шага инструмента до 65% приведет к заметному уменьшению вибрации.

Другой совет:используйте фрезу диаметром немного меньше внутреннего радиуса кармана. Если вы используете концевую фрезу 1/2″ для вырезания радиальных карманов 1/4″, вы будете иметь тенденцию выдалбливать углы с вибрацией, когда инструмент меняет направление. На высоких скоростях инструменты не меняют направление мгновенно, а это означает, что инструмент разгружает давление резания. Вот что издает чириканье.

Обычно я спрашиваю, могу ли я изменить размер этих радиусов до 0,265 дюйма для чистых углов. Это уменьшает контакт инструмента с геометрией детали. Машина также способна справиться с этим закругленным поворотом на более высоких скоростях. Просто подумайте об автомобиле на гоночной трассе. Если это крутой поворот, машина замедляется. Если радиус больше, машине не нужно замедляться.

Это довольно хорошо устранит щебетание в углах, которое делает ваши детали некрасивыми.

3. Размещение

Для очень глубоких пазов мне подходят два варианта:либо использовать трохоидальное фрезерование, чтобы уменьшить отклонение фрезы и вибрацию, либо использовать концевую фрезу с укороченной канавкой.

Лично я предпочитаю укороченные канавки, так как инструмент значительно прочнее, и у вас нет лишних движений, когда инструмент перемещается вперед и назад. Глубокое размещение — одно из тех приложений, где часто стоит использовать специализированный инструмент.

Для неглубоких пазов (4xD и менее) не требуется никаких особых соображений. Просто даритель.

4. Сверление

Использовать. Острый. Сверла. Твердосплавные сверла не всегда подходят; на самом деле нет смысла использовать дорогое твердосплавное сверло, если у вас нет оборотов шпинделя или объема производства, чтобы оправдать это.

Вообще говоря, просто используйте сверло с разрезным наконечником на 135 градусов, и все будет в порядке. Если на кончике сверла есть паутина, вы выделяете много ненужного тепла при резке.

5. Нажатие

Метчики общего назначения технически работают, но метчики специально для алюминия значительно надежнее. У них гораздо более агрессивный передний угол, что означает более чистый срез и меньшее выделение тепла.

Кроме того, не будьте слабаком с RPM. Если вы никогда не разгоняетесь до 200 об/мин на своих машинах, вы просто теряете время. Конечно, некоторые машины просто старые и усталые, и люфт слишком велик, чтобы резать быстрее. На самом деле, вы все равно не будете конкурентоспособны на этих машинах. Дело в том, что резать алюминий легко, не тратьте на это время.

Как добиться превосходной чистоты поверхности алюминия

Высокие обороты. Это не большой секрет. Крути.

Использование острого, как бритва, инструмента для финишной обработки с высокой спиралью и очень агрессивными передними углами также поможет вам получить суперблестящую поверхность.

Однако стоит упомянуть одну вещь:вы не хотите тратить свое время на то, чтобы сделать часть красивее, чем она должна быть. Иногда вы просто хотите осчастливить клиента и произвести на него впечатление, но помните, что есть разница между блестящим и высоким Ра.

Это действительно стоит того, чтобы выполнить расчеты шероховатости поверхности, чтобы вы могли определить максимальную скорость подачи для ваших чистовых проходов. Я обычно делаю математику, а затем уменьшаю примерно 10% от этого, чтобы быть в безопасности. Если вы перешагнёте этот край, то будете ошибаться в половине случаев.

Преимущества использования алюминия в операциях механической обработки

Помимо отличной обрабатываемости, алюминий обладает многими характеристиками, делающими его пригодным для использования в операциях механической обработки, таких как:

• Высокое соотношение прочности и веса: Алюминий одновременно прочен и легок, а это качества, которые имеют решающее значение для обрабатываемых деталей, используемых в высокопроизводительных приложениях, например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности.
• Коррозионная стойкость: Алюминий доступен в нескольких сортах, которые различаются по степени продемонстрированной коррозионной стойкости. В операциях механической обработки один из наиболее часто используемых сплавов — 6061 — обеспечивает превосходную коррозионную стойкость.
• Электропроводность: Алюминий обладает большей электропроводностью (около 37,7 миллионов Сименс/метр при комнатной температуре), чем другие обычно обрабатываемые металлы, такие как углеродистая сталь (7 миллионов Сименс/метр) и нержавеющая сталь (1,5 миллиона Сименс/метр). Благодаря этому качеству обработанные алюминиевые детали подходят для использования в качестве электрических и электронных компонентов.
• Возможность отделки поверхности и анодирования: Алюминий легко приспосабливается к различным процессам обработки поверхности и отделки, таким как покраска, тонирование и анодирование. Это качество позволяет производителям улучшать функциональные и эстетические свойства обработанной алюминиевой детали или изделия.
• Вторичная переработка: Алюминий легко перерабатывается, что позволяет производителям повторно использовать лом, образующийся при механической обработке, и конструкционные материалы из готовых изделий, выбрасываемых по истечении срока службы.
• Доступность: По сравнению с другими материалами для обработки (например, латунью, титаном и ПЭЭК) алюминий дешевле без значительного ухудшения характеристик. Кроме того, его обрабатываемость приводит к снижению производственных затрат, а его меньший вес приводит к снижению транспортных расходов.

Как указывалось выше, процесс механической обработки подходит для различных материалов, от металла и пластика до бумаги и дерева. В дополнение к алюминию некоторые из материалов, регулярно используемых в операциях механической обработки, включают другие металлы (например, сталь и нержавеющую сталь) и термопласты. По сравнению с этими материалами алюминий имеет ряд преимуществ:

По сравнению со сталью и нержавеющей сталью алюминий имеет гораздо меньший вес и лучшую обрабатываемость.

Обычные механически обработанные алюминиевые детали

Профессионалы отрасли используют алюминий в операциях механической обработки для производства различных деталей и изделий. Эти компоненты находят применение в самых разных отраслях, в том числе:

• Автомобилестроение
• Аэрокосмическая промышленность
• Связь
• Электротехника и электроника
• Освещение
• Медицина

К типичным примерам продукции относятся установочные штифты, корпуса электромагнитных помех, передние панели, осветительные приборы, медицинские устройства и шлицевые валы.