Эффективные решения для управления стружкой при обработке алюминия

Сплавы алюминия обрабатываются токарами значительно легче, чем сверхсплавы, однако у них есть один серьезный недостаток: потенциально дорогостоящие проблемы с управлением стружкой при токарных операциях на оборудовании с низкой мощностью.

По шкале обрабатываемости Американского института железа и стали (AISI) сплавы алюминия набирают около 400 баллов — это лучший показатель среди всех металлов, за исключением латуни и магния. Для сравнения: сталь B1112 холоднодеформированная оценивается в 100 баллов, нержавейка 316 — в 45, а некоторые никелевые сверхсплавы находятся в диапазоне 10–15 баллов.

Алюминий обрабатывается настолько хорошо, что многие издатели таблиц обрабатываемости даже не включают его в свои списки. Удаление материала часто ограничивается только доступной мощностью шпинделя и надежностью закрепления детали. Износ режущего инструмента редко представляет проблему.

Читайте также: Как оптимизировать обработку алюминия

Истинно, высококремнистые сплавы алюминия абразивны, а некоторые более мягкие, используемые для экструзии, довольно вязкие, но режущие инструменты из поликристаллического алмаза (PCD), покрытия в виде алмазоподобного углерода (DLC) и правильно подобранные водорастворимые охлаждающие жидкости отлично справляются с ними.

«Если у вас есть токарный станок мощностью 60 л.с. с пролетом над станиной 36 дюймов и расстоянием между центрами 200 дюймов, просто возьмите практически любую под рукой пластину и начинайте рубить», — говорит Кит Брейк, специалист по точечной обработке для западного/центрального региона США в Sandvik Coromant Inc. (Мебейн, Северная Каролина).

«Если достаточно сильно давить, обычно можно получить хорошую стружку», — добавляет он.

По крайней мере, с такой идеальной конфигурацией.

Однако реальность такова, что таких станков в эксплуатации сегодня очень мало, «поэтому цехам необходимо находить режущие инструменты для своих маломощных станков, которые удаляют материал чисто, предсказуемо и обеспечивают высокое качество деталей», — говорит Брейк.

Риск «путаной каши»

Обходные пути стали особенно важны в последнее время, поскольку все больше цехов переходят на автоматизацию, где стабильное управление стружкой критически важно. Ключ — найти геометрию пластины, соответствующую вашему станку и наладке, говорит Брейк.

Без этого операторы токарных станков вынуждены иметь дело с длинными, липкими комками стружки, обвивающими всё вокруг. Использование неподходящей пластины, неверные подача и скорость или глубина резания, слишком большая или слишком малая для ломчика стружки пластины (предполагая, что он есть), могут заставить операторов в панике нажимать аварийную остановку, когда содержимое лотка для стружки подхватывается и обвивается вокруг вращающегося зажима, создавая «путаную кашу», которая останавливает производство и, вполне возможно, портит дорогую деталь.

Хотя последствия неадекватного управления стружкой не всегда настолько драматичны, они снижают производительность, замедляя и даже прерывая рабочий процесс. В худшем случае они могут быть опасны.

К счастью, Sandvik Coromant и другие производители могут предложить решения.

Токарная обработка алюминия на станках с ЧПУ

«При токарной обработке алюминия первым выбором обычно является заточенная непокрытая пластина с положительной геометрией и острой режущей кромкой для управления стружкой и борьбы с нагаром», — говорит Брейк. «Однако, если бы одна пластина и одна геометрия идеально делали всё, нам не пришлось бы выпускать так много разных режущих инструментов. Поэтому у нас есть как покрытые, так и непокрытые сорта для алюминия, а также множество форм и типов ломчиков стружки. Мы также видели некоторые успехи с нашей линией Prime Turning, при условии применения правильных параметров резания».

Множество сортов и геометрий «up sharp» (с острой кромкой) доступны для улучшения плохого управления стружкой, говорит Тодд Ракер, менеджер по инженерии технического центра отдела режущего инструмента с механическим закреплением в Kyocera Precision Tools Inc. (Хендерсонвилл, Северная Каролина), у которой также впечатляющий портфель для токарной обработки алюминия.

Однако одно из решений может удивить любого токаря, боровшегося с управлением стружкой при доготочных проходах.

«Мы недавно добавили так называемую геометрию AP в нашу линейку пластин с положительным углом», — говорит он. «Она предназначена для экстремально малых глубин резания, где практически невозможно получить хорошее управление стружкой. AP имеет отлитый ломчик стружки с впадинами очень близко к режущей кромке — они не ломают стружку, а сворачивают её в красивую плотную спираль, которая удаляется из зоны резания».

Изображение предоставлено Kyocera Precision Tools

Подбор правильных параметров

Оба эксперта рекомендуют то, на что указывал Брейк ранее: использование правильных параметров.

«Скорость и подача всё ещё очень важны при токарной обработке алюминия», — говорит Ракер. «Если бежите слишком быстро, материал нагревается и становится более пластичным, что затрудняет ломание стружки. Если слишком медленно — получите нагар на кромке, мешающий эффективному резанию. Поэтому цехам всегда следует выбирать пластины, предназначенные для предполагаемой глубины резания, и следовать рекомендациям производителя по ним».

Другая рекомендация не касается бренда или типа инструмента в барабане: высоконапорный охлаждающий жидкий (HPC).

Эти производители режущего инструмента и другие разработали державы с внутренними каналами, направляющими охлаждающую жидкость точно в зону резания; при подаче в диапазоне 1000 psi (70 бар) липкая алюминиевая стружка не имеет шансов.

«HPC сам по себе увеличивает срок службы инструмента, уменьшает нагар и повышает надежность, независимо от того, что вы режете», — говорит Брейк. «А при использовании с геометрией пластины и державой, специально разработанными для HPC, токарные операции достигают максимально возможного уровня производительности».