CNC στροφή

Στις εργασίες τόρνευσης CNC, το τεμάχιο εργασίας περιστρέφεται, ενώ το εργαλείο κοπής μονής αιχμής παραμένει ακίνητο κατά μήκος του άξονά του. Ανάλογα με το μηχάνημα, είτε το τεμάχιο εργασίας είτε το εργαλείο κοπής εκτελούν κίνηση τροφοδοσίας έναντι του άλλου προκειμένου να επιτευχθεί η αφαίρεση υλικού. 

CNC άλεση

Οι εργασίες φρεζαρίσματος CNC είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες στην κατεργασία εξαρτημάτων αλουμινίου. Αυτές οι εργασίες περιλαμβάνουν την περιστροφή ενός πολυσημειακού κοπτικού κατά μήκος του άξονά του, ενώ το τεμάχιο εργασίας παραμένει ακίνητο κατά μήκος του δικού του άξονα. Η κοπή και στη συνέχεια η αφαίρεση υλικού επιτυγχάνεται με την κίνηση τροφοδοσίας είτε του τεμαχίου εργασίας, του εργαλείου κοπής ή και των δύο μαζί. Αυτή η κίνηση μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά μήκος πολλαπλών αξόνων.

Τσέπες

Γνωστή και ως φρεζάρισμα σε θήκες, η κοπή σε θήκες είναι μια μορφή φρεζαρίσματος CNC στην οποία κατεργάζεται μια κοίλη θήκη σε ένα εξάρτημα.

Αντιμετωπίζοντας

Η επένδυση στην κατεργασία περιλαμβάνει τη δημιουργία μιας επίπεδης διατομής στην επιφάνεια ενός τεμαχίου εργασίας είτε μέσω τόρνευσης είτε μέσω φρεζαρίσματος.

Διάτρηση CNC

Η διάτρηση με CNC είναι η διαδικασία δημιουργίας μιας οπής σε ένα τεμάχιο εργασίας. Σε αυτήν τη λειτουργία, ένα περιστρεφόμενο εργαλείο κοπής πολλαπλών σημείων συγκεκριμένου μεγέθους κινείται σε ευθεία γραμμή κάθετα προς την επιφάνεια που πρόκειται να τρυπηθεί, δημιουργώντας έτσι ουσιαστικά μια οπή.

Εργαλεία για την κατεργασία αλουμινίου

Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή ενός εργαλείου για κατεργασία αλουμινίου με CNC.

Σχεδιασμός εργαλείων

Υπάρχουν διαφορετικές πτυχές της γεωμετρίας ενός εργαλείου που συμβάλλουν στην αποτελεσματικότητά του στην κατεργασία αλουμινίου. Μία από αυτές είναι ο αριθμός των αυλακώσεων. Προκειμένου να αποφευχθεί η δυσκολία στην απομάκρυνση των θραυσμάτων σε υψηλές ταχύτητες, τα εργαλεία κοπής για την κατεργασία αλουμινίου CNC θα πρέπει να έχουν 2-3 αυλακώσεις. Ένας μεγαλύτερος αριθμός αυλακώσεων έχει ως αποτέλεσμα μικρότερες κοιλάδες θραυσμάτων. Αυτό θα προκαλέσει το κόλλημα των μεγάλων θραυσμάτων που παράγονται από κράματα αλουμινίου. Όταν οι δυνάμεις κοπής είναι χαμηλές και η απόσταση από τα θραύσματα είναι κρίσιμη για τη διαδικασία, θα πρέπει να χρησιμοποιείτε 2 αυλακώσεις. Για τέλεια ισορροπία μεταξύ της απόστασης από τα θραύσματα και της αντοχής του εργαλείου, χρησιμοποιήστε 3 αυλακώσεις.

Γωνία Helix

Η γωνία έλικας είναι η γωνία μεταξύ της κεντρικής γραμμής ενός εργαλείου και μιας ευθείας γραμμής που εφάπτεται κατά μήκος της κοπτικής ακμής. Είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των εργαλείων κοπής. Ενώ μια υψηλότερη γωνία έλικας αφαιρεί τα θραύσματα από ένα εξάρτημα πιο γρήγορα, αυξάνει την τριβή και τη θερμότητα κατά την κοπή. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τη συγκόλληση των θραυσμάτων στην επιφάνεια του εργαλείου κατά την κατεργασία αλουμινίου CNC υψηλής ταχύτητας. Μια χαμηλότερη γωνία έλικας, από την άλλη πλευρά, παράγει λιγότερη θερμότητα, αλλά μπορεί να μην αφαιρεί αποτελεσματικά τα θραύσματα. Για την κατεργασία αλουμινίου, μια γωνία έλικας 35° ή 40° είναι κατάλληλη για εφαρμογές χοντροκομμένης κατεργασίας, ενώ μια γωνία έλικας 45° είναι η καλύτερη για φινίρισμα.

Γωνία εκκαθάρισης

Η γωνία ελευθερίας είναι ένας άλλος σημαντικός παράγοντας για την ορθή λειτουργία ενός εργαλείου. Μια υπερβολικά μεγάλη γωνία θα προκαλούσε το εργαλείο να σκάψει στο αντικείμενο και να τραντάξει. Από την άλλη πλευρά, μια πολύ μικρή γωνία θα προκαλούσε τριβή μεταξύ του εργαλείου και του αντικειμένου. Οι γωνίες ελευθερίας μεταξύ 6° και 10° είναι οι καλύτερες για την κατεργασία αλουμινίου με CNC.

Υλικό εργαλείου

Το καρβίδιο είναι το προτιμώμενο υλικό για τα εργαλεία κοπής που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία αλουμινίου CNC. Επειδή το αλουμίνιο είναι μαλακό υλικό κοπής, αυτό που είναι σημαντικό σε ένα εργαλείο κοπής αλουμινίου δεν είναι η σκληρότητα, αλλά η ικανότητα να διατηρεί μια αιχμηρή κόψη. Αυτή η ικανότητα υπάρχει στα εργαλεία καρβιδίου και εξαρτάται από δύο παράγοντες, το μέγεθος των κόκκων του καρβιδίου και την αναλογία συνδετικού υλικού. Ενώ ένα μεγαλύτερο μέγεθος κόκκων έχει ως αποτέλεσμα σκληρότερο υλικό, ένα μικρότερο μέγεθος κόκκων εγγυάται ένα πιο σκληρό, πιο ανθεκτικό στις κρούσεις υλικό, το οποίο είναι στην πραγματικότητα η ιδιότητα που απαιτούμε. Οι μικρότεροι κόκκοι απαιτούν κοβάλτιο για να επιτύχουν τη λεπτή δομή των κόκκων και την αντοχή του υλικού.

Ωστόσο, το κοβάλτιο αντιδρά με το αλουμίνιο σε υψηλές θερμοκρασίες, σχηματίζοντας μια συσσωρευμένη άκρη αλουμινίου στην επιφάνεια του εργαλείου. Το κλειδί είναι να χρησιμοποιήσετε ένα εργαλείο καρβιδίου με τη σωστή ποσότητα κοβαλτίου (2-20%), προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί αυτή η αντίδραση, διατηρώντας παράλληλα την απαιτούμενη αντοχή. Τα εργαλεία καρβιδίου είναι συνήθως σε θέση να αντέχουν καλύτερα από τα εργαλεία χάλυβα, τις υψηλές ταχύτητες που σχετίζονται με την κατεργασία αλουμινίου CNC.

Εκτός από το υλικό του εργαλείου, η επικάλυψη του εργαλείου είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην αποτελεσματικότητα της κοπής των εργαλείων. Οι επικαλύψεις ZrN (νιτρίδιο του ζιρκονίου), TiB2 (διβορίδιο του τιτανίου) και οι επικαλύψεις που μοιάζουν με διαμάντι είναι μερικές κατάλληλες επικαλύψεις για εργαλεία που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία αλουμινίου με CNC.

Τροφοδοσίες και ταχύτητες

Η ταχύτητα κοπής είναι η ταχύτητα με την οποία περιστρέφεται το εργαλείο κοπής. Το αλουμίνιο μπορεί να αντέξει πολύ υψηλές ταχύτητες κοπής, επομένως η ταχύτητα κοπής για τα κράματα αλουμινίου εξαρτάται από τα όρια του μηχανήματος που χρησιμοποιείται. Η ταχύτητα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν υψηλότερη στην πράξη στην κατεργασία αλουμινίου με CNC, καθώς αυτό μειώνει την πιθανότητα σχηματισμού συσσωρευμένων ακμών, εξοικονομεί χρόνο, ελαχιστοποιεί την αύξηση της θερμοκρασίας στο εξάρτημα, βελτιώνει το σπάσιμο των θραυσμάτων και βελτιώνει το φινίρισμα. Η ακριβής ταχύτητα που χρησιμοποιείται ποικίλλει ανάλογα με το κράμα αλουμινίου και τη διάμετρο του εργαλείου.

Ο ρυθμός τροφοδοσίας είναι η απόσταση που κινείται το τεμάχιο εργασίας ή το εργαλείο ανά περιστροφή του εργαλείου. Η τροφοδοσία που χρησιμοποιείται εξαρτάται από το επιθυμητό φινίρισμα, την αντοχή και την ακαμψία του τεμαχίου εργασίας. Οι χονδροειδείς κοπές απαιτούν τροφοδοσία από 0.15 έως 2.03 mm/περιστροφή, ενώ οι κοπές φινιρίσματος απαιτούν τροφοδοσία από 0.05 έως 0.15 mm/περιστροφή.

Υγρό κοπής

Παρά την κατεργασιμότητα του, μην κόβετε ποτέ το αλουμίνιο στεγνό, καθώς αυτό ευνοεί τον σχηματισμό συσσωρευμένων ακμών. Τα κατάλληλα υγρά κοπής για την κατεργασία αλουμινίου με CNC είναι τα διαλυτά γαλακτώματα ελαίου και τα ορυκτέλαια. Αποφύγετε τα υγρά κοπής που περιέχουν χλώριο ή ενεργό θείο, καθώς αυτά τα στοιχεία λεκιάζουν το αλουμίνιο.

Διεργασίες μετα-κατεργασίας

Μετά την κατεργασία ενός εξαρτήματος αλουμινίου, υπάρχουν ορισμένες διαδικασίες που μπορείτε να εκτελέσετε για να βελτιώσετε τα φυσικά, μηχανικά και αισθητικά χαρακτηριστικά του εξαρτήματος. Οι πιο διαδεδομένες διαδικασίες είναι οι εξής.

Αμμοβολή με χάντρες και άμμο

Η αμμοβολή με χάντρες είναι μια διαδικασία φινιρίσματος για αισθητικούς σκοπούς. Σε αυτήν τη διαδικασία, το κατεργασμένο εξάρτημα αμμοβολείται με μικροσκοπικές γυάλινες χάντρες χρησιμοποιώντας ένα πιστόλι αέρα υψηλής πίεσης, αφαιρώντας αποτελεσματικά το υλικό και εξασφαλίζοντας μια λεία επιφάνεια. Δίνει στο αλουμίνιο ένα σατινέ ή ματ φινίρισμα. Οι κύριες παράμετροι της διαδικασίας για την αμμοβολή με χάντρες είναι το μέγεθος των γυάλινων χαντρών και η ποσότητα της πίεσης του αέρα που χρησιμοποιείται. Χρησιμοποιήστε αυτήν τη διαδικασία μόνο όταν οι διαστατικές ανοχές ενός εξαρτήματος δεν είναι κρίσιμες.

Άλλες διαδικασίες φινιρίσματος περιλαμβάνουν το γυάλισμα και τη βαφή.

Επένδυση

Αυτό περιλαμβάνει την επικάλυψη ενός εξαρτήματος αλουμινίου με ένα άλλο υλικό όπως ψευδάργυρο, νικέλιο και χρώμιο. Αυτό γίνεται για τη βελτίωση των διαδικασιών των εξαρτημάτων και μπορεί να επιτευχθεί μέσω ηλεκτροχημικών διεργασιών.

Ανοδίωση

Η ανοδίωση είναι μια ηλεκτροχημική διαδικασία κατά την οποία ένα εξάρτημα αλουμινίου βυθίζεται σε ένα διάλυμα αραιωμένου θειικού οξέος και εφαρμόζεται ηλεκτρική τάση στην κάθοδο και την άνοδο. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει αποτελεσματικά τις εκτεθειμένες επιφάνειες του εξαρτήματος σε μια σκληρή, ηλεκτρικά μη αντιδραστική επίστρωση οξειδίου του αργιλίου. Η πυκνότητα και το πάχος της επίστρωσης που δημιουργείται εξαρτάται από τη συνοχή του διαλύματος, τον χρόνο ανοδίωσης και το ηλεκτρικό ρεύμα. Μπορείτε επίσης να πραγματοποιήσετε ανοδίωση για να χρωματίσετε ένα εξάρτημα.

Σκόνη Επίστρωση

Η διαδικασία βαφής με πούδρα περιλαμβάνει την επικάλυψη ενός εξαρτήματος με πολυμερική σκόνη χρώματος, χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτροστατικό πιστόλι ψεκασμού. Στη συνέχεια, το εξάρτημα αφήνεται να σκληρυνθεί σε θερμοκρασία 200°C. Η βαφή με πούδρα βελτιώνει την αντοχή και την αντοχή στη φθορά, τη διάβρωση και τις κρούσεις.

Θερμική επεξεργασία

Τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από κράματα αλουμινίου που μπορούν να υποστούν θερμική επεξεργασία μπορούν να υποβληθούν σε θερμική επεξεργασία για τη βελτίωση των μηχανικών τους ιδιοτήτων.

Εφαρμογές εξαρτημάτων αλουμινίου κατεργασμένων με CNC στη βιομηχανία

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα κράματα αλουμινίου έχουν μια σειρά από επιθυμητές ιδιότητες. Ως εκ τούτου, τα εξαρτήματα αλουμινίου που κατασκευάζονται με CNC είναι απαραίτητα σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των εξής:

• Αεροδιαστημικήλόγω της υψηλής αναλογίας αντοχής προς βάρος, πολλά εξαρτήματα αεροσκαφών κατασκευάζονται από κατεργασμένο αλουμίνιο·
• ΑυτοκίνητοΌπως και στην αεροδιαστημική βιομηχανία, πολλά εξαρτήματα, όπως οι άξονες και άλλα εξαρτήματα, στην αυτοκινητοβιομηχανία κατασκευάζονται από αλουμίνιο.
• Electrical: έχοντας υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, τα εξαρτήματα αλουμινίου που έχουν υποστεί κατεργασία CNC χρησιμοποιούνται συχνά ως ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε ηλεκτρικές συσκευές·
• Τρόφιμα/Φαρμακευτικάεπειδή δεν αντιδρούν με τις περισσότερες οργανικές ουσίες, τα εξαρτήματα αλουμινίου παίζουν σημαντικό ρόλο στις βιομηχανίες τροφίμων και φαρμάκων·
• ΑθλητισμόςΤο αλουμίνιο χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή αθλητικού εξοπλισμού, όπως ρόπαλα του μπέιζμπολ και αθλητικές σφυρίχτρες.
• CryogenicsΗ ικανότητα του αλουμινίου να διατηρεί τις μηχανικές του ιδιότητες σε θερμοκρασίες υπό το μηδέν, καθιστά τα εξαρτήματα αλουμινίου επιθυμητά για κρυογονικές εφαρμογές.