Полное руководство по обработке алюминия

Алюминий — один из самых часто обрабатываемых материалов, так как большинство форм материала обладают отличной обрабатываемостью и таким образом широко используемым материалом в производстве. Из-за этого конкуренция за обработку алюминия может быть интенсивной. Понимание основ за выбором инструмента, рабочими параметрами и передовыми фрезерными техниками для алюминия может помочь фрезеровщикам завоевать конкурентное преимущество.

Свойства материала

Алюминий — высокоформовой, обрабатываемый, легкий материал. Детали из этого материала можно найти почти в каждой отрасли. Кроме того, алюминий стал популярным выбором для прототипов из-за его низкой стоимости и гибкости.

Алюминий доступен в двух основных формах: Литой (Cast) и Деформируемый (Wrought). Деформируемый алюминий обычно прочнее, дороже и содержит меньший процент сторонних элементов в своих сплавах. Деформируемый алюминий также более теплоустойчив, чем литой, и имеет более высокий уровень обрабатываемости.

Литой алюминий имеет меньшую предельную прочность на разрыв, но с более высокой гибкостью. Он стоит дешевле и имеет более высокие проценты сторонних элементов (кремний, магний и др.) в своих сплавах, делая его более абразивным, чем деформируемый.

Купите фрезы Helical Solutions для алюминия и неметаллов

Геометрия инструмента

Есть несколько вариантов покрытий для инструментов под алюминий, включая популярное золотистое ZrN (Нитрид циркония) и менее известное, но высокоэффективное TiB₂ (Диборид титана). Непокрытый инструмент также может обеспечить надежную обработку. Однако настоящий ключ к высокопроизводительной обработке в алюминии — знание правильного количества канавок и угла спирали, требуемых для вашей операции.

Количество канавок

Фрезы для алюминия часто доступны в 2-канавковых или 3-канавковых стилях. С более высоким количеством канавок, стало бы трудно эвакуировать стружку эффективно на высоких скоростях, на которых вы можете работать в алюминии. Это потому, что алюминиевые сплавы оставляют большую стружку, и желобки канавок становятся меньше с каждой дополнительной канавкой на фрезе.

Традиционно, 2-канавковые фрезы были предпочтительным выбором для алюминия. Однако 3-канавковые фрезы доказали быть более успешными во многих чистовых операциях, и с правильными параметрами они также могут успешно работать как черновиковые. Хотя большая часть дебатов между 2 и 3 канавками для алюминия сводится к личным предпочтениям, операция, жесткость и желаемые скорости удаления материала также могут влиять на выбор инструмента.

Углы спирали

Угол спирали инструмента измеряется углом, образованным между центральной линией инструмента и прямой линией, касательной вдоль режущего ребра. Режущие инструменты для алюминия обычно имеют более высокие углы спирали, чем стандартные фрезы. Специализированные углы спирали для алюминия обычно либо 35°, 40°, либо 45°. Переменные углы спирали также доступны и делают отличный выбор для снижения вибраций и гармоник, а также увеличения скоростей удаления материала.

Угол спирали 35° или 40° хороший выбор для традиционного черновикования и пазования. Угол спирали 45° предпочтительный выбор для чистовой, но также для траекторий высокоэффективного фрезерования (HEM), так как высокий угол спирали оборачивается вокруг инструмента быстрее и делает более агрессивный рез.

Варианты инструментов

При обработке алюминия стандартные 2 или 3 канавки инструменты часто выполнят работу. Однако для определенных применений и настройек станка есть некоторые более инструментальные опции для рассмотрения для еще лучшей производительности.

Инструменты с ломом стружки (Chipbreaker Tooling)

Одной из самых важных вещей для рассмотрения при обработке алюминия (и многих других материалов) — эффективная эвакуация стружки. Стандартные 2-3 канавковые фрезы, работающие на рекомендованных скоростях и подачах и правильных нагрузках на зуб, могут эвакуировать стружку довольно хорошо. Однако 3-канавковые инструменты с ломом стружки могут работать на увеличенных скоростях и подачах для еще лучшей производительности. Уникальная геометрия смещенного лома стружки создает более мелкие стружки для оптимальной эвакуации, все еще оставляя получистовую поверхность.

Эти инструменты отличны для более продвинутых траекторий как высокоэффективное фрезерование (HEM), которое является еще одним важным инструментом для успешного опыта обработки алюминия.

Высокобалансированные фрезы (High Balance End Mills)

Высокобалансированные фрезы спроектированы для значительного увеличения производительности в высокобалансированных обработках центрах, способных на повышенные об/мин и подачи. Эти инструменты точно сбалансированы специально для высокоскоростной обработки в алюминии (до 33 000 об/мин).

Helical Solutions предлагает высокобалансированный инструментарий в стандартных 2-канавковых стилях, а также с внутренним СОЖ 3-канавковых стилях для снижения тепла, усиленной эвакуации стружки и увеличения скоростей удаления материала. Эти инструменты, как ломки стружки, также отличный выбор для траекторий высокоэффективного фрезерования.

Рабочие параметры

Установка правильных параметров для применений алюминия жизненно важна для оптимизации производительности и достижения лучших результатов обработки. Поскольку алюминий более легкий материал для обработки, толкание вашего станка к его пределам и получение максимума из вашего инструмента жизненно важно для опережения конкуренции и выигрыша бизнеса.

Пока есть много факторов, входящих в параметры для каждой работы, есть некоторые общие рекомендации для следования при обработке алюминия. Для литых алюминиевых сплавов (например 308, 356, 380), рекомендуется поверхностная скорость 500-1000 SFM, с об/мин варьирующимися на основе диаметра резака. Базовый расчет для нахождения отправной точки для об/мин будет (3.82 x SFM) / Диаметр.

В деформируемых алюминиевых сплавах (например 2024, 6061, 7075), рекомендуется поверхностная скорость 800-1500 SFM, с тем же расчетом используемым для нахождения отправной точки для об/мин.

Высокоэффективное фрезерование (HEM)

Высокоэффективное фрезерование, обычно известное как HEM, — стратегия, быстро набирающая популярность в производственной отрасли. Многие CAM программы теперь включают HEM траектории, и пока практически любой станок может выполнять HEM, ЧПУ контроллер должен иметь быстрый процессор для следования за дополнительными строками кода. Отличный пример траекторий высокоэффективного фрезерования в алюминии можно увидеть ниже.

В своем ядре, HEM — черновиковая техника, использующая низкую радиальную глубину резания (RDOC) и высокую осевую глубину резания (ADOC) для полного преимущества режущего ребра инструмента. Чтобы узнать больше о том, как высокоэффективное фрезерование может увеличить вашу эффективность, продлить срок службы инструмента для снижения затрат и получить большую производительность для алюминия (и других материалов), нажмите здесь для скачивания руководства HEM.

Резюме

Алюминий — универсальный материал с высоким уровнем обрабатываемости, но его не следует упускать из виду. Понимание лучших способов справляться с ним важно для достижения желаемых результатов. Оптимизация вашего набора инструментов, настроек станка и траекторий для алюминия существенна для опережения конкуренции и сделать ваш цех более эффективным.