Краткое руководство по изготовлению алюминиевых прототипов с ЧПУ

ЧПУ-прототипирование алюминия может дать значительные преимущества.

Переход от более простых материалов может открыть новые области применения в самых разных отраслях. Алюминий, являющийся одним из наиболее распространенных материалов для обработки на станках с ЧПУ, является идеальным материалом для прототипирования, и, безусловно, стоит подумать о том, чтобы использовать собственные возможности. В зависимости от отраслей, в которых работает ваша компания, и от того, какие детали им нужны, это может даже оказаться необходимостью.

Погружаясь в него, можно узнать ошеломляющее количество информации об алюминии. Чтобы получить простое и полное представление о том, что может значить для вас изготовление прототипов алюминия с ЧПУ, следуйте нашим рекомендациям и советам по созданию прототипов алюминия с ЧПУ.

Какие типы изделий обрабатываются из алюминия?

Целый ряд изделий изготавливается из алюминия и используется в самых разных отраслях.

Хотя существует множество вертикальных рынков, на которых алюминий обрабатывается для производства конкретных продуктов, одним из наиболее распространенных является электронная промышленность. Ассортимент продукции варьируется от промышленных корпусов управления, радиаторов и корпусов, корпусов ноутбуков или мобильных телефонов и т. д. Даже кажущиеся незначительными компоненты, такие как кнопки регулировки громкости, часто изготавливаются из алюминия, чтобы придать изделию более дорогой вид, чем пластик.

Производители пресс-форм также зависят от алюминиевых прототипов. Когда запрос небольшой и срок службы пресс-формы не имеет значения, можно сэкономить много времени при изготовлении алюминиевой формы по сравнению с изготовлением формы из закаленной стали. Алюминий также можно использовать для пресс-форм из углеродного волокна или термоформования, в отличие от дорогостоящего процесса изготовления пресс-формы для литья под давлением.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность также использует детали, изготовленные из алюминия, например, корпуса для радиолокационных панелей или конструктивные элементы. Кроме того, автомобильный сектор использует механическую обработку алюминия для крупносерийного производства автомобильных деталей, таких как панели, внутренняя отделка и фурнитура.

Какие типы алюминия используются для прототипирования?

Изготовление алюминиевых прототипов с ЧПУ не является универсальным предложением. Хотя некоторые отрасли промышленности и научно-исследовательские лаборатории используют алюминиевые прототипы для производства важных деталей для конкретных продуктов, важно выбрать лучший тип алюминия для работы.

Известный как наиболее широко используемый сорт алюминия в США, 6061 популярен для изготовления прототипов или производственных нужд.

Почему?

Помимо того, что с ним легко работать при механической обработке или сварке, алюминий 6061 является идеальным материалом для изготовления. Он может быть кованым или экструдированным, имеет высокое отношение прочности к весу, широко доступен в продаже и по разумной цене. По этим причинам многие отрасли промышленности предпочитают алюминий 6061 для самых разных применений.

Если для вашего прототипа требуется алюминий, который структурно более жесткий и твердый, может потребоваться переход на алюминий 7075. Неудивительно, что этот более прочный алюминий предпочтительнее для производства огнестрельного оружия и аэрокосмических компонентов. Это также связано с тем, что, несмотря на дополнительную прочность, 7075 по-прежнему легкий, наравне с 6061.

Меньшие сорта, такие как 5052, имеют некоторое сходство с 6061, но они мягче. Это делает их идеальными для панелей электроники, особенно для передней панели, где деталь может нуждаться в изгибе после механической обработки.

Есть еще более низкие сорта, например, алюминий серии 3000. 3000 ближе к элементарно чистому алюминию, а значит, он очень мягкий и липкий. Следовательно, гораздо сложнее обрабатывать на обычном станке с ЧПУ. Однако фрезерование алюминия серии 3000 на станке DATRON может дать превосходные результаты. Режущие инструменты и высокоскоростные шпиндели, предназначенные для работы с такими материалами, могут значительно облегчить задачу.

Другой распространенный сорт алюминия — MIC-6, разработанный специально для использования там, где требуется жесткий допуск по плоскостности. Часто это называют инструментальной пластиной, идеально подходящей для ситуации, когда требуется крепежная пластина из алюминия, которую вы не хотите фрезеровать или шлифовать, и беспокоиться о деформации (подробнее об этом позже). MIC-6 обладает необходимыми свойствами для поддержания высокого уровня плоскостности.

Несмотря на то, что доступно множество различных серий алюминия (и все они однозначно необходимы), вы увидите, что общее предпочтение отдается 6061 для обработки с ЧПУ.

Понимание процесса прототипирования алюминия с ЧПУ

Чтобы оценить процесс создания алюминиевого прототипа с ЧПУ, полезно пройти процедуру в пошаговом формате. Давайте начнем с начального процесса CAD/CAM и будем работать над готовой деталью. Вот наши главные советы:

Шаг первый

Разработайте свою деталь для технологичности. Это может показаться очевидным, но слишком часто детали разрабатываются с учетом только инженерных или эстетических соображений. Убедитесь, что у вас нет слишком глубоких элементов, слишком жестких допусков или элементов, которые невозможно изготовить. Помните, вы не можете вырезать квадрат внутри угла с помощью круглого инструмента!

Шаг второй

Определите, с какой маркой алюминия вы будете работать. Изучите свои варианты и определите, какой класс лучше всего соответствует вашим потребностям. Используйте программное обеспечение для анализа конечных элементов (FEA) (например, Autodesk Fusion 360) для деталей, которые выдерживают высокие нагрузки. Выбор материала повлияет на каждое решение в будущем.

Шаг третий

Определив марку алюминия, вы можете приступить к выбору режущих инструментов. Всегда выбирайте самый короткий инструмент для выполнения работы. Использование более длинного инструмента, который у вас есть под рукой, может показаться более удобным, чем заказ более короткого, но вы пожалеете об этом решении, когда ваша готовая деталь будет покрыта следами вибрации — явным признаком отклонения инструмента.

Также рассмотрите конфигурацию вашего станка с ЧПУ, прежде чем принимать решение о выборе инструмента. Типичный станок с низким числом оборотов выиграет от инструментов с большим числом канавок, но, в свою очередь, будет страдать от низкой эффективности и более высоких сил резания. Для высокоскоростных станков с ЧПУ, таких как DATRON, инструмент с меньшим числом канавок (в идеале с одной канавкой) становится хорошим выбором для снижения сил резания и обеспечения отличного удаления стружки.

Шаг четвертый

Когда ваш арсенал инструментов выбран, пришло время поговорить о каналах и скоростях. Для незнакомых людей понимание каналов и скоростей может оказаться непростой задачей.

К счастью, есть отличные ресурсы для начинающих. Производители инструментов предоставляют направляющие для подачи и скорости, чтобы помочь вам выбрать правильный путь. Такие сервисы, как ProvenCut, предоставляют множество информации в зависимости от используемой вами машины, что упрощает настройку подачи и скорости. DATRON даже предоставляет подробное руководство по резке, в котором содержится информация не только о том, какую деталь вы делаете, но и о том, какая у вас конфигурация станка.

Шаг пятый

Выберите правильное приспособление для изделия, которое вы делаете. Например, вакуумный стол отлично подойдет для крупнолистового материала. Для деталей меньшего размера или необычной формы могут потребоваться пневматические или механические тиски. Сложные многосторонние детали лучше всего подходят для 4-й или 5-й оси.

Шаг шестой

Выбор правильных инструментов важен для эвакуации стружки, но использование адекватной системы охлаждения может быть еще более важным. С алюминием распыленная испарительная охлаждающая жидкость является отличным и чистым вариантом, но приемлема также заливочная охлаждающая жидкость, масляный туман или воздушный поток. Независимо от того, какой из них используется, убедитесь, что стружка выходит из области реза как можно быстрее.

Шаг седьмой

И последний совет по инструментам:при фрезеровании алюминия используйте инструменты без покрытия. Использование инструментов с покрытием может показаться легкой задачей, но имейте в виду:покрытия добавляют тонкий слой материала поверх острой режущей кромки, тем самым закругляя ее. Это может хорошо работать для более твердых материалов, но при резке более мягких сортов алюминия вы рискуете «истирать».

Истирание очевидно, когда алюминий скапливается на закругленной кромке, потому что инструмент недостаточно острый. Он оставляет отчетливое пятно алюминия на режущей кромке. Это может привести к ускоренному износу инструмента и ухудшению результатов фрезерования. Чем острее инструмент, тем ниже силы резания и потери на трение. Это позволяет более эффективно использовать доступную мощность шпинделя, что приводит к увеличению срока службы инструмента, сокращению времени цикла и улучшению внешнего вида деталей.

Шаг восьмой

Следите за собственными напряжениями внутри материала. Различные типы алюминия имеют свои собственные напряжения в материале из-за процессов, используемых для его производства. Например, экструдированный алюминий 6061 испытывает более высокие внутренние напряжения по сравнению с литым MIC-6.

Это имеет значение, когда речь идет о надежности процесса и соблюдении допусков. Резка напряженного материала может привести к деформации, обычно называемой «изгибом» или «картофельной стружкой». При фрезеровании одной стороны напряженного материала внутренние силы становятся неравномерными, вызывая его скручивание. Разумный выбор инструментов, материалов, крепления и стратегий поможет смягчить эти нагрузки.

Благодаря нашему краткому обзору процесса прототипирования и советам, которые мы включили для поддержки каждого шага, мы надеемся, что вы чувствуете себя более уверенно в отношении перспективы создания алюминиевых прототипов с ЧПУ собственными силами. Конечно, мы всегда готовы ответить на любые вопросы и предоставить индивидуальные рекомендации, когда вы будете готовы двигаться дальше.

Преимущества собственного производства алюминиевых прототипов с ЧПУ

Решение интегрировать создание алюминиевых прототипов с ЧПУ собственными силами дает несколько ключевых преимуществ, которые намного превосходят скорость и позволяют сократить расходы, обычно связанные с аутсорсингом.

Для начала вы вводите возможность переделывать деталь в кратчайшие сроки; на самом деле, вы можете полностью избежать создания новой детали.

На примере электронной промышленности рассмотрим случай аутсорсинга корпуса для электроники. После трехнедельного ожидания вы получаете его, сделанный именно так, как вы указали в своем дизайне.

Но, конечно, вашей команде разработчиков нужно внести коррективы в допуски на конкретную функцию, а инженерам-электронщикам нужно добавить карман для нового микрочипа. Чтобы внести эту корректировку, вам, очевидно, потребуется снова отправить деталь на доработку. В зависимости от времени выполнения вы можете рассчитывать еще на три недели, как минимум. У вас есть такое время?

А теперь представьте, если бы у вас было собственное ЧПУ-прототипирование алюминия. Вы можете просто зарегистрировать элемент с помощью зонда станка, обновить свои траектории до новейшей модели и решить запрос внутри компании в любой момент. В конечном счете, вы можете вообще не создавать новую деталь, поскольку алюминий очень легко переделывать.

Кроме того, в машинах DATRON важны экономия средств и гибкость.

Когда вы создаете алюминиевые прототипы на станках с ЧПУ, эти преимущества становятся более очевидными благодаря тому факту, что станки DATRON целенаправленно созданы для обработки алюминия. При условии, что детали имеют правильные характеристики по размеру и форме, станки DATRON, разработанные с нуля, как и наша линейка режущих инструментов, превосходно подходят для создания прототипов алюминия с ЧПУ.

Мы надеемся, что наше краткое руководство по изготовлению алюминиевых прототипов на станках с ЧПУ предоставит вам информацию, необходимую для того, чтобы рассмотреть возможность переноса процесса на предприятие. Если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы, вы можете связаться с нами.