Токарні роботи з ЧПУ

Під час токарної обробки на верстатах з ЧПК заготовка обертається, тоді як ріжучий інструмент залишається нерухомим вздовж своєї осі. Залежно від верстата, або заготовка, або ріжучий інструмент здійснюють рух подачі один відносно одного для досягнення видалення матеріалу. 

Фрезерні

Фрезерування на верстатах з ЧПК є найпоширенішим методом обробки алюмінієвих деталей. Ці операції передбачають обертання багатоточкового різця вздовж своєї осі, в той час як заготовка залишається нерухомою вздовж своєї осі. Різання та подальше видалення матеріалу досягається за допомогою руху подачі заготовки, ріжучого інструменту або їх обох разом. Цей рух може виконуватися вздовж кількох осей.

Кишені

Також відоме як кишенькове фрезерування, кишенькове виготовлення – це форма фрезерування з ЧПК, в якій у деталі обробляється порожниста кишеня.

Облицювання

Торцева обробка в обробці металу передбачає створення плоскої поперечної площі на поверхні заготовки за допомогою торцевого токарного або торцевого фрезерування.

Буріння з ЧПУ

Свердління на верстатах з ЧПК – це процес створення отвору в заготовці. У цій операції багатогранний обертовий різальний інструмент певного розміру рухається по прямій лінії, перпендикулярній до поверхні, що свердлиться, тим самим ефективно створюючи отвір.

Інструменти для обробки алюмінію

Існує кілька факторів, які впливають на вибір інструменту для обробки алюмінію на верстатах з ЧПК.

Дизайн інструменту

Існують різні аспекти геометрії інструменту, які сприяють його ефективності під час обробки алюмінію. Одним із них є кількість його канавок. Щоб запобігти труднощам з відведенням стружки на високих швидкостях, різальні інструменти для обробки алюмінію на ЧПК повинні мати 2-3 канавки. Більша кількість канавок призводить до менших западин для стружки. Це призведе до застрягання великої стружки, що утворюється з алюмінієвих сплавів. Коли сили різання низькі, а видалення стружки є критично важливим для процесу, слід використовувати 2 канавки. Для ідеального балансу між видаленням стружки та міцністю інструменту використовуйте 3 канавки.

Кут спіралі

Кут нахилу спіралі – це кут між центральною лінією інструмента та прямою, дотичною вздовж ріжучої кромки. Це важлива характеристика ріжучих інструментів. Хоча більший кут нахилу спіралі швидше видаляє стружку з деталі, він збільшує тертя та нагрівання під час різання. Це може призвести до приварювання стружки до поверхні інструмента під час високошвидкісної обробки алюмінію на верстатах з ЧПК. З іншого боку, менший кут нахилу спіралі виробляє менше тепла, але може неефективно видаляти стружку. Для обробки алюмінію кут нахилу спіралі 35° або 40° підходить для чорнової обробки, тоді як кут нахилу спіралі 45° найкраще підходить для чистової обробки.

Кут зазору

Кут задньої поверхні є ще одним важливим фактором для належної роботи інструмента. Надмірно великий кут призведе до того, що інструмент заривається в заготовку та деформується. З іншого боку, занадто малий кут спричинить тертя між інструментом та заготовкою. Кути задньої поверхні від 6° до 10° найкраще підходять для обробки алюмінію на ЧПК.

Матеріал інструменту

Карбід є кращим матеріалом для ріжучих інструментів, що використовуються в обробці алюмінію на верстатах з ЧПК. Оскільки алюміній є м'яким ріжучим матеріалом, важливим для ріжучого інструменту для алюмінію є не твердість, а здатність зберігати гостру кромку. Ця здатність присутня в карбідних інструментах і залежить від двох факторів: розміру зерна карбіду та співвідношення зв'язуючої речовини. У той час як більший розмір зерна призводить до твердішого матеріалу, менший розмір зерна гарантує міцніший, ударостійкий матеріал, що, власне, і є властивістю, яка нам потрібна. Менші зерна потребують кобальту для досягнення дрібнозернистої структури та міцності матеріалу.

Однак кобальт реагує з алюмінієм за високих температур, утворюючи наліт алюмінію на поверхні інструменту. Головне — використовувати твердосплавний інструмент з потрібною кількістю кобальту (2-20%), щоб мінімізувати цю реакцію, зберігаючи при цьому необхідну міцність. Твердосплавні інструменти зазвичай краще, ніж сталеві, витримують високі швидкості, пов'язані з обробкою алюмінію на верстатах з ЧПК.

Окрім матеріалу інструменту, важливим фактором ефективності різання є покриття інструменту. ZrN (нітрид цирконію), TiB2 (диборид титану) та алмазоподібні покриття є деякими з підходящих покриттів для інструментів, що використовуються в обробці алюмінію на верстатах з ЧПК.

Подачі та швидкості

Швидкість різання – це швидкість обертання ріжучого інструменту. Алюміній може витримувати дуже високу швидкість різання, тому швидкість різання алюмінієвих сплавів залежить від обмежень використовуваного верстата. Швидкість повинна бути максимально високою при обробці алюмінію на ЧПК, оскільки це зменшує можливість утворення наростів на крайках, економить час, мінімізує підвищення температури в деталі, покращує поломку стружки та покращує чистову обробку. Точна використовувана швидкість залежить від алюмінієвого сплаву та діаметра інструменту.

Швидкість подачі – це відстань, на яку переміщується заготовка або інструмент за один оберт інструмента. Використана подача залежить від бажаного результату обробки, міцності та жорсткості заготовки. Чорнове різання вимагає подачі від 0.15 до 2.03 мм/об, тоді як чистове різання вимагає подачі від 0.05 до 0.15 мм/об.

Ріжуча рідина

Незважаючи на оброблюваність алюмінію, ніколи не ріжте його насухо, оскільки це сприяє утворенню наростів на краях. Відповідними рідинами для обробки алюмінію на ЧПК є емульсії розчинних олій та мінеральні олії. Уникайте рідин, що містять хлор або активну сірку, оскільки ці елементи забарвлюють алюміній.

Процеси після механічної обробки

Після механічної обробки алюмінієвої деталі існують певні процеси, які можна виконати для покращення її фізичних, механічних та естетичних характеристик. Найбільш поширеними є наступні процеси.

Піскоструминна обробка бісером та піском

Дробоструминна обробка – це процес оздоблення, що використовується з естетичної точки зору. У цьому процесі оброблена деталь обробляється дріб'язковими скляними кульками за допомогою повітряного пістолета під високим тиском, що ефективно видаляє матеріал і забезпечує гладку поверхню. Це надає алюмінію сатинисту або матову поверхню. Основними параметрами процесу дробоструминної обробки є розмір скляних кульок і величина тиску повітря, що використовується. Використовуйте цей процес лише тоді, коли допуски на розміри деталі не є критичними.

Інші оздоблювальні процеси включають полірування та фарбування.

покриття

Це передбачає покриття алюмінієвої деталі іншим матеріалом, таким як цинк, нікель та хром. Це робиться для покращення процесів виготовлення деталей і може бути досягнуто за допомогою електрохімічних процесів.

Анодування

Анодування – це електрохімічний процес, під час якого алюмінієву деталь занурюють у розчин розведеної сірчаної кислоти, а потім на катод і анод подають електричну напругу. Цей процес ефективно перетворює відкриті поверхні деталі на тверде, електрично нереактивне покриття з оксиду алюмінію. Щільність і товщина створеного покриття залежать від консистенції розчину, часу анодування та сили електричного струму. Ви також можете виконати анодування для фарбування деталі.

Порошкове забарвлення

Процес порошкового фарбування включає покриття деталі кольоровим полімерним порошком за допомогою електростатичного розпилювача. Потім деталь залишають для затвердіння при температурі 200°C. Порошкове фарбування підвищує міцність і стійкість до зносу, корозії та ударів.

Термічна обробка

Деталі, виготовлені з термічно оброблюваних алюмінієвих сплавів, можуть піддаватися термічній обробці для покращення їхніх механічних властивостей.

Застосування алюмінієвих деталей, оброблених ЧПУ, у промисловості

Як зазначалося раніше, алюмінієві сплави мають низку бажаних властивостей. Отже, алюмінієві деталі, оброблені на верстатах з ЧПК, незамінні в кількох галузях промисловості, зокрема в таких:

• Авіаційно-космічний: завдяки високому співвідношенню міцності до ваги, деякі елементи авіаційної арматури виготовляються з обробленого алюмінію;
• автомобільний: подібно до аерокосмічної промисловості, деякі деталі, такі як вали та інші компоненти в автомобільній промисловості, виготовляються з алюмінію;
• електричний: завдяки високій електропровідності, оброблені на верстатах з ЧПК алюмінієві деталі часто використовуються як електронні компоненти в електроприладах;
• Харчова/фармацевтична: оскільки вони не реагують з більшістю органічних речовин, алюмінієві деталі відіграють важливу роль у харчовій та фармацевтичній промисловості;
• СпортАлюміній часто використовується для виготовлення спортивного спорядження, такого як бейсбольні бити та спортивні свистки;
• Криогенні засобиЗдатність алюмінію зберігати свої механічні властивості за мінусових температур робить алюмінієві деталі бажаними для кріогенного застосування.