ماشینکاری قطعات آلومینیومی CNC
ماشینکاری قطعات آلومینیومی CNC یکی از پرکاربردترین فرآیندهای تولیدی در صنعت مدرن است که از ماشینکاری عالی، وزن سبک و خواص مکانیکی همهکاره آلومینیوم بهره میبرد. این فرآیند شامل حذف مواد از انبار آلومینیوم با استفاده از ابزارهای برش کنترلشده رایانه برای تولید اجزای دقیق برای کاربردهای مختلف از لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا سازههای هوافضا است.
ویژگی های مواد و ماشین کاری
آلومینیوم در مقایسه با اکثر فلزات مهندسی ماشین کاری استثنایی را نشان می دهد. سختی نسبتا کم آن نیروهای برشی و سایش ابزار را کاهش می دهد و امکان حذف مواد را بالا می برد. رسانایی حرارتی آلومینیوم تقریباً سه برابر فولاد است که به طور موثر گرما را از ناحیه برش دفع می کند و آسیب حرارتی را به ابزار و قطعه کار کاهش می دهد. با این حال، در صورت استفاده از پارامترهای برش نامناسب یا استفاده ناکافی از مایع خنک کننده، همین ویژگی می تواند باعث جوشکاری تراشه به سطوح ابزار شود. مدول الاستیسیته پایین آلومینیوم منجر به انحراف بیشتر تحت نیروهای برش می شود، که نیازمند استراتژی های دقیق کار و مسیر ابزار برای ویژگی های دیوار نازک- است. این ماده تمایل به تولید تراشه های پیوسته و انعطاف پذیر دارد که می توانند نوارهای بلندی را تشکیل دهند، مگر اینکه هندسه شکستن تراشه مناسب به کار گرفته شود.
آلیاژهای متداول آلومینیوم برای ماشینکاری CNC شامل 6061-T6 است که تعادل عالی مقاومت، مقاومت در برابر خوردگی و ماشینکاری را برای کاربردهای ساختاری عمومی ارائه میکند. 7075-T6 نسبت استحکام{5}به{6}}به وزن بالاتری را برای هوافضا و اجزاء با کارایی بالا{{9} ساختارهای چربی و هواپیماهای خوب ارائه میکند{{7}iT 5083 مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری عالی را برای کاربردهای دریایی و شیمیایی ارائه می دهد. آلیاژهای ریخته گری مانند A356 و A380 برای قطعاتی که به هندسه پیچیده و قابلیت ریخته گری خوب و به دنبال آن ماشینکاری دقیق نیاز دارند استفاده می شود.
انتخاب ابزار برش
ابزار کاربید برای ماشینکاری آلومینیوم به دلیل توانایی آنها در حفظ لبه های تیز در سرعت های برش بالا ترجیح داده می شود. کاربید بدون پوشش اغلب نسبت به ابزارهای پوشش داده شده برای آلومینیوم برتری دارد زیرا پوشش ها می توانند اصطکاک را افزایش دهند و شکل گیری لبه های بالا را تقویت کنند. سطوح ابزار صیقلی یا مخصوص آسیاب شده چسبندگی مواد را کاهش می دهد. ابزارهای روکش شده الماسی، مقاومت سایشی استثنایی را برای آلیاژهای آلومینیوم ریختهشده سیلیکونی بالا-که نسبت به کاربیدهای معمولی ساینده هستند، ارائه میکنند.
هندسه ابزار نیاز به بهینه سازی خاصی برای آلومینیوم دارد. زوایای چنگک مثبت بالا بین 15 تا 25 درجه نیروهای برش را کاهش می دهد و جریان تراشه را از قطعه کار دور می کند. زوایای فاصله زیاد از مالش جلوگیری می کند و تولید گرما را کاهش می دهد. فلوتهای عریض و بسیار صیقلی با فضای تراشههای فراوان، تراشههای حجیم تولید شده با سرعت حذف بالا را در خود جای میدهند. لبه های برش تیز با حداقل تراش یا آماده سازی لبه ضروری است. یک لبه کمی گرد می تواند عملکرد را با کاهش تشکیل سوراخ در برخی از کاربردهای تکمیلی بهبود بخشد.
استراتژی های پارامتر برش
ماشینکاری آلومینیوم معمولاً از سرعتهای برش بالایی بین 300 تا 1000 متر در دقیقه برای عملیات زبر کردن استفاده میکند، با سرعتهای تکمیلی که گاهی اوقات در دوکهای با سرعت بالا از 2000 متر در دقیقه بیشتر میشود. نرخ تغذیه عموماً تهاجمی است و برای هر دندان 0.1 تا 0.3 میلی متر برای آسیاب انتهایی تغذیه می شود. عمق برش باید در صورت امکان از تمام طول فلوت استفاده کند، به ویژه در مسیرهای ابزار مدرن با کارایی بالا. ترکیبی از سرعت بالا و تغذیه بالا نرخ حذف مواد مشخصه بالایی را ایجاد می کند که ماشینکاری آلومینیوم را از نظر اقتصادی جذاب می کند.
تخلیه تراشه به دلیل حجم بالای مواد حذف شده حیاتی است. سیستمهای خنککننده یا انفجار هوا از طریق-ابزار، بهویژه در عملیاتهای پاکسازی و حفرههای عمیق، اغلب ضروری هستند. خنک کننده سیل در فشار و حجم بالا به خارج شدن تراشه ها از منطقه برش کمک می کند و از برش مجدد جلوگیری می کند. وقتی مسیرهای تخلیه تراشه باز هستند و سرعت برش متوسط است، برخی از کاربردها از حداقل مقدار روغن کاری یا حتی ماشینکاری خشک بهره می برند.
استراتژی ها و تکنیک های ماشینکاری
تکنیکهای ماشینکاری با سرعت بالا مخصوصاً برای آلومینیوم مؤثر هستند. این شامل استفاده از سرعت های اسپیندل بالا با عمق محوری نسبتاً سبک برش اما نرخ تغذیه بالا است. نیروهای شعاعی کم حاصل، انحراف و ارتعاش را به حداقل میرساند و ماشینکاری کارآمد دیوارههای نازک و ویژگیهای ظریف را ممکن میسازد. استراتژیهای فرز تروکوئیدی یا پویا، زوایای درگیری ابزار را ثابت نگه میدارند، بارهای تراشهها را ثابت نگه میدارند و امکان استفاده از طول کامل فلوت را برای عملیاتهای شکاف عمیق و جیبزنی فراهم میکنند.
برای عملیات تکمیل، فرز صعودی به طور کلی ترجیح داده می شود زیرا سطح بهتری را تولید می کند و تشکیل سوراخ را در مقایسه با فرز معمولی کاهش می دهد. استفاده از آسیابهای گلولهای با قطر بزرگ یا ابزارهای بشکهای برای نیمه-نیم کاری و تکمیل سطوح کانتور میتواند زمان چرخه را در مقایسه با آسیابهای گلولهای کوچک به میزان قابل توجهی کاهش دهد. ماشینکاری استراحت به طور خودکار مواد برش نخورده باقی مانده پس از ابزارهای بزرگتر را هدف قرار می دهد و از حذف کامل مواد بدون برش بیش از حد هوا اطمینان حاصل می کند.
ماشینکاری دیوار نازک به دلیل سختی کم آلومینیوم به توجه خاصی نیاز دارد. خشن شدن پیشرونده که ذخایر یکنواخت را برای تکمیل به جا می گذارد، اعوجاج را کاهش می دهد. توالی ماشین کاری متقارن تنش های داخلی را متعادل می کند. پاسهای پایان سبک با ابزارهای تیز با سرعت بالا سطح قابل قبولی را بدون انحراف بیش از حد دیوار ایجاد میکنند. روشهای نگهداری با خلاء یا چسب میتواند پشتیبانی یکنواختی را برای اجزای نازکی که گیرههای معمولی آن را مخدوش میکنند، فراهم کند.
رویکردهای کارگری
گیره های استاندارد دستگاه با صفحه های فک آلومینیومی از سطوح تمام شده در برابر آسیب فک فولادی محافظت می کند. چاک های خلاء به طور گسترده ای برای صفحات مسطح آلومینیومی و اجزای ورق استفاده می شوند و نیروی گیره یکنواخت را بدون اعوجاج فراهم می کنند. تجهیزات پنوماتیک یا هیدرولیک بارگیری و تخلیه سریع را برای مقادیر تولید امکان پذیر می کند. فک های نرمی که برای مطابقت با هندسه قطعه ماشین کاری شده اند، موقعیت و پشتیبانی دقیقی را ارائه می دهند. برای ریخته گری یا اکستروژن های پیچیده، وسایل سفارشی با پین های مکان یابی و پدهای گیره، موقعیت تکرارپذیر را تضمین می کنند.
پرداخت سطح و ملاحظات کیفیت
ماشینکاری آلومینیوم زمانی که از پارامترها و ابزار مناسب استفاده می شود می تواند به سطوح عالی برسد. سرعت پایان در محدوده بالاتری از قابلیت با عمق برش کم و نرخ تغذیه بالا اغلب سطوح آینهای-روی آلیاژهای غیرقابل عملیات حرارتی-را ایجاد میکند. با این حال، اگر سرعتها خیلی کم باشد یا مایع خنککننده ناکافی باشد، شکلگیری لبههای بالا میتواند سطح را کاهش دهد. تشکیل سوراخ در لبه ها و خروجی ها یک چالش مداوم است. ابزارهای تیز، زوایای درگیری مناسب برش و فرآیندهای سوراخ کردن باید مدیریت شوند.
دقت ابعادی نیازمند توجه به انبساط حرارتی است. ضریب انبساط حرارتی بالای آلومینیوم به این معنی است که تغییرات دما در حین ماشینکاری یا بین ماشینکاری و بازرسی می تواند به طور قابل توجهی بر ابعاد اندازه گیری شده تأثیر بگذارد. ثابت بودن دمای مایع خنککننده و اجازه دادن به قطعات برای رسیدن به تعادل حرارتی قبل از بازرسی نهایی، روشهای خوبی هستند. انحراف قطعه کار از نیروهای گیره یا نیروهای برش باید در نظر گرفته شود، به ویژه برای مقاطع نازک.
ارسال{0}عملیات ماشینکاری
معمولاً پس از ماشینکاری آلومینیوم، سوراخزدایی ضروری است. روش های مکانیکی عبارتند از برس زدن، غلت زدن و انفجار رسانه ای. شیمی زدایی با استفاده از محلول های قلیایی می تواند سوراخ های ریز را از هندسه های پیچیده حذف کند. شکستن لبه یا پخ زدن اغلب برای جلوگیری از لبه های تیز و بهبود ایمنی حمل و نقل مشخص می شود.
درمان های سطحی ظاهر و عملکرد را بهبود می بخشد. آندایز کردن یک لایه اکسیدی سخت و مقاوم در برابر خوردگی-در رنگ های مختلف برای کاربردهای تزئینی و کاربردی ایجاد می کند. پوشش تبدیل کرومات محافظت در برابر خوردگی را بدون تغییر ابعاد قابل توجه فراهم می کند. رنگ آمیزی و پوشش پودری پوشش های آرایشی بادوام را ارائه می دهد. غیرفعال کردن، مقاومت در برابر خوردگی را برای ترکیبات آلیاژی خاص بهبود می بخشد.
کاربردها و صنایع
صنعت هوافضا برای اجزای ساختاری بدنه هواپیما، دندههای بالها، قاب بدنه و مکانیسمهای سطح کنترل که در آن نسبت استحکام به وزن بسیار مهم است، صنعت هوافضا به طور گسترده به ماشینکاری آلومینیوم CNC متکی است. کاربردهای خودرو شامل بلوک موتور، سرسیلندر، محفظه گیربکس و اجزای سیستم تعلیق است. صنعت الکترونیک سینک های حرارتی، محفظه ها و اجزای شاسی تولید می کند که از خاصیت رسانایی حرارتی و محافظ الکترومغناطیسی آلومینیوم استفاده می کند. تولید کنندگان تجهیزات پزشکی آلومینیوم را برای محفظه ابزار، قاب تجهیزات تصویربرداری و اجزای ابزار جراحی ماشین می کنند. محصولات مصرفی از قاب دوچرخه و تجهیزات ورزشی گرفته تا بدنه دوربین و شاسی گوشی های هوشمند را شامل می شود.
