CNC obdelava aluminijastih delov
CNC obdelava aluminijastih delov je eden najbolj razširjenih proizvodnih procesov v sodobni industriji, ki izkorišča odlično obdelovalnost, majhno težo in vsestranske mehanske lastnosti aluminija. Ta postopek vključuje odstranjevanje materiala iz aluminijastega materiala z uporabo računalniško-nadzorovanih rezalnih orodij za izdelavo natančnih komponent za aplikacije, ki segajo od potrošniške elektronike do letalskih in vesoljskih struktur.
Lastnosti materiala in obdelovalnost
Aluminij kaže izjemno obdelovalnost v primerjavi z večino inženirskih kovin. Njegova razmeroma nizka trdota zmanjšuje rezalne sile in obrabo orodja, kar omogoča visoke stopnje odstranjevanja materiala. Toplotna prevodnost aluminija je približno trikrat večja od jekla, kar učinkovito odvaja toploto iz območja rezanja in zmanjšuje toplotne poškodbe orodja in obdelovanca. Vendar pa lahko ta ista lastnost povzroči varjenje ostružkov na površine orodja, če se uporabljajo nepravilni rezalni parametri ali neustrezen nanos hladilne tekočine. Aluminijev nizek modul elastičnosti ima za posledico večjo deformacijo pod rezalnimi silami, kar zahteva skrbno držanje obdelovanca in strategije poti orodja za tanko{4}}stenske elemente. Material ponavadi proizvaja neprekinjene, duktilne odrezke, ki lahko tvorijo dolge trakove, razen če je uporabljena pravilna geometrija lomljenja odrezkov.
Običajne aluminijeve zlitine za CNC obdelavo vključujejo 6061-T6, ki ponuja odlično ravnovesje med trdnostjo, odpornostjo proti koroziji in obdelovalnostjo za splošne konstrukcijske aplikacije. 7075-T6 zagotavlja vrhunsko razmerje med trdnostjo-in-težo za vesoljske in visoko zmogljive komponente. 2024-T4 zagotavlja dobro odpornost proti utrujenosti za strukture letal. 5052 in 5083 ponuja vrhunsko odpornost proti koroziji in sposobnost oblikovanja za pomorske in kemične aplikacije. Lite zlitine, kot sta A356 in A380, se uporabljajo za komponente, ki zahtevajo kompleksne geometrije in dobro sposobnost ulivanja, ki ji sledi natančna strojna obdelava.
Izbira rezalnega orodja
Orodja iz karbidne trdine so prednostna za obdelavo aluminija zaradi svoje sposobnosti ohranjanja ostrih robov pri visokih rezalnih hitrostih. Karbidna trdina brez prevleke je pogosto boljša od orodij s prevleko za aluminij, ker lahko prevleke povečajo trenje in spodbujajo-tvorjenje robov. Polirane ali posebej brušene površine orodja zmanjšajo oprijem materiala. Orodja z diamantno-prevleko zagotavljajo izjemno odpornost proti obrabi za-zlitine aluminija z visoko vsebnostjo silicija, ki so abrazivne za običajni karbid.
Geometrije orodij zahtevajo posebno optimizacijo za aluminij. Visoki pozitivni nagnjeni koti med 15 in 25 stopinjami zmanjšajo rezalne sile in spodbujajo odtok odrezkov stran od obdelovanca. Veliki prosti koti preprečujejo drgnjenje in zmanjšujejo nastajanje toplote. Široke, visoko polirane žlebove z dovolj prostora za odrezke sprejmejo voluminozne odrezke, proizvedene pri visokih stopnjah odstranjevanja. Bistveni so ostri rezalni robovi z minimalnim brušenjem robov ali pripravo; rahlo zaobljen rob lahko dejansko izboljša učinkovitost z zmanjšanjem nastajanja robov pri nekaterih končnih aplikacijah.
Strategije parametrov rezanja
Obdelava aluminija običajno uporablja visoke hitrosti rezanja, ki se gibljejo od 300 do 1000 metrov na minuto za grobe postopke, s končnimi hitrostmi, ki včasih presegajo 2000 metrov na minuto pri visokohitrostnih vretenih-. Hitrosti pomika so na splošno agresivne, s pomiki na-zob od 0,1 do 0,3 milimetra, ki so običajni za čelno rezkanje. Globina reza mora uporabiti celotno dolžino žleba, kadar je to mogoče, zlasti pri sodobnih visoko-učinkovitih poteh orodja. Kombinacija visoke hitrosti in visokega podajanja povzroči značilne visoke stopnje odstranjevanja materiala, zaradi katerih je obdelava aluminija ekonomsko privlačna.
Evakuacija ostružkov je kritična zaradi velike količine odstranjenega materiala. Preko-orodja so pogosto potrebni sistemi za hlajenje ali zračno pihanje, zlasti pri operacijah vstavljanja žepov in globokih votlin. Hladilna tekočina pri visokem tlaku in volumnu pomaga odplakniti ostružke iz območja rezanja in preprečuje ponovno rezanje. Nekaterim aplikacijam koristi minimalna količina mazanja ali celo suha obdelava, ko so poti za odvajanje odrezkov odprte in so rezalne hitrosti zmerne.
Strategije in tehnike obdelave
Visoko{0}}hitrostne tehnike obdelave so še posebej učinkovite za aluminij. To vključuje uporabo visokih vrtljajev vretena z razmeroma majhnimi aksialnimi globinami reza, vendar visokimi hitrostmi podajanja. Posledične nizke radialne sile zmanjšajo upogibanje in vibracije, kar omogoča učinkovito obdelavo tankih sten in občutljivih delov. Trohoidne ali dinamične strategije rezkanja ohranjajo konstantne kote vpetja orodja, kar omogoča dosledne obremenitve odrezkov in dovoljuje uporabo celotne dolžine žlebov za operacije globokega rezanja in žepanja.
Za končne postopke je na splošno prednostno vzpenjalno rezkanje, saj daje boljšo površinsko obdelavo in zmanjša nastajanje robov v primerjavi z običajnim rezkanjem. Uporaba krogličnih rezkarjev z velikim-premerom ali sodčastih orodij za pol-končno obdelavo in končno obdelavo oblikovanih površin lahko bistveno skrajša čas cikla v primerjavi z majhnimi krogličnimi mlini. Ostala obdelava samodejno cilja na neobrezan material, ki ostane po večjih orodjih, in zagotavlja popolno odstranitev materiala brez pretiranega zračnega rezanja.
Obdelava tankih{0}}sten zahteva posebno pozornost zaradi nizke togosti aluminija. Progresivno grobo obdelavo, ki pušča enakomerno zalogo za končno obdelavo, zmanjša popačenje. Simetrična zaporedja obdelave uravnavajo notranje napetosti. Lahki končni prehodi z ostrimi orodji pri visoki hitrosti ustvarijo sprejemljivo končno obdelavo brez pretiranega upogibanja stene. Vakuumske ali lepilne metode držanja lahko zagotovijo enotno podporo za tanke komponente, ki bi jih običajne spone popačile.
Delovni pristopi
Standardni strojni primeži z aluminijastimi čeljustmi ščitijo končne površine pred poškodbami jeklenih čeljusti. Vakuumske vpenjalne glave se pogosto uporabljajo za ravne aluminijaste plošče in pločevinaste komponente, ki zagotavljajo enakomerno vpenjalno silo brez popačenja. Pnevmatske ali hidravlične naprave omogočajo hitro nakladanje in razkladanje proizvodnih količin. Mehke čeljusti, obdelane tako, da ustrezajo geometriji dela, zagotavljajo natančno lokacijo in podporo. Za zapletene ulitke ali ekstruzije vpenjala po meri z locirnimi zatiči in vpenjalnimi blazinicami zagotavljajo ponovljivo pozicioniranje.
Površinska obdelava in vidiki kakovosti
Obdelava aluminija lahko doseže odlične končne rezultate, če se uporabljajo ustrezni parametri in orodje. Hitrosti končne obdelave v zgornjem območju zmožnosti z majhnimi globinami reza in visokimi podajalnimi hitrostmi pogosto povzročijo zrcalne-podobne površine na-toplotno-zlitinah. Vendar lahko nakopičeni- robovi poslabšajo končno obdelavo površine, če so hitrosti prenizke ali hladilna tekočina ni ustrezna. Nastajanje robov na robovih in izstopih je vztrajen izziv; upravljati je treba z ostrimi orodji, ustreznimi koti vklopa rezalnika in postopki odstranjevanja robov.
Dimenzijska natančnost zahteva pozornost pri toplotnem raztezanju. Visok koeficient toplotne razteznosti aluminija pomeni, da lahko temperaturne spremembe med strojno obdelavo ali med obdelavo in pregledom znatno vplivajo na izmerjene dimenzije. Dobre prakse sta dosledna temperatura hladilne tekočine in omogočanje, da deli dosežejo toplotno ravnovesje pred končnim pregledom. Upoštevati je treba deformacijo obdelovanca zaradi vpenjalnih ali rezalnih sil, zlasti pri tankih delih.
Po-strojni postopki
Po obdelavi aluminija je pogosto potrebno razigljevanje. Mehanske metode vključujejo ščetkanje, vrtanje in peskanje medijev. Kemično odstranjevanje robov z uporabo alkalnih raztopin lahko odstrani fine robove s kompleksnih geometrij. Lomljenje ali posnemanje robov je pogosto določeno za preprečevanje ostrih robov in izboljšanje varnosti rokovanja.
Površinska obdelava izboljša videz in učinkovitost. Anodiziranje ustvari trdo,-odporno oksidno plast, ki je na voljo v različnih barvah za dekorativne in funkcionalne namene. Kromatni pretvorbeni premaz zagotavlja zaščito pred korozijo brez bistvenih dimenzijskih sprememb. Barvanje in prašno lakiranje nudita obstojne kozmetične zaključke. Pasivacija izboljša korozijsko odpornost nekaterih sestav zlitin.
Aplikacije in industrije
Letalska industrija se v veliki meri zanaša na CNC obdelavo aluminija za strukturne komponente letalskega ogrodja, rebra kril, okvirje trupa in mehanizme krmilnih površin, kjer je razmerje med-in-težo najpomembnejše. Avtomobilske aplikacije vključujejo bloke motorjev, glave cilindrov, ohišja menjalnika in komponente vzmetenja. Elektronska industrija proizvaja toplotne odvode, ohišja in komponente ohišja, ki izkoriščajo toplotno prevodnost aluminija in lastnosti elektromagnetne zaščite. Proizvajalci medicinske opreme obdelujejo aluminij za ohišja instrumentov, okvirje opreme za slikanje in komponente kirurškega orodja. Potrošniški izdelki segajo od okvirjev koles in športne opreme do ohišij fotoaparatov in ohišij pametnih telefonov.
