Высокоскоростная обработка алюминия

Джек Ли Специалист по механической обработке с ЧПУ

Специализируюсь на Фрезерование с ЧПУ, Токарная обработка с ЧПУ, 3D-печать, Уретановое литье, и Изготовление листового металла Услуги.


Конкуренция на рынке и необходимость более эффективного и быстрого производства и обработки деталей сместили акцент с традиционной обработки на высокоскоростную обработку (HSM). Высокоскоростная обработка предполагает достижение более высокой скорости съема материала за счет увеличения скорости шпинделя, более высокой подачи и скорости резания. HSM может помочь повысить производительность, сократить время цикла и эффективно продлить срок службы инструмента.

Алюминий обладает одними из самых высоких характеристик обрабатываемости, и его применение в различных отраслях промышленности, особенно в аэрокосмической и автомобильной промышленности, за последние годы значительно возросло. Поэтому стремление сделать процесс фрезерования алюминия более эффективным и производительным привело к адаптации процесса высокоскоростной обработки в различных отраслях промышленности. Однако при фрезеровании алюминия существуют некоторые проблемы, которые необходимо решить, чтобы сделать процесс безопасным и эффективным. Вот некоторые из этих проблем:

  • Высокоскоростная обработка приводит к сильному нагреву на границе раздела поверхность-инструмент. Это тепло может привести к упрочнению алюминия и затруднить дальнейший процесс механической обработки и фрезерования. Чтобы преодолеть это, необходимо использовать стратегию охлаждения.
  • Высокоскоростная обработка означает более высокие скорости резания, что приводит к усилению вибрации и вибрации. Эти вибрации отрицательно влияют на срок службы инструмента, а также могут повредить алюминиевую деталь. Поэтому необходимо уделять особое внимание балансировке и конструкции инструмента, используемого при выполнении фрезерования на высокоскоростном станке.
  • Более высокие скорости резания при фрезеровании означают большие силы резания на инструменте и заготовке. Эти большие силы могут усложнить работу с инструментом. Если все сделано неправильно, инструмент может отсоединиться от манипулятора и нанести вред машине и оператору.
  • Работа на высокоскоростных станках требует дополнительных навыков, чем на обычных станках. Неквалифицированный оператор и техник могут нанести вред.

Как только эти проблемы будут преодолены и обеспечена безопасность оператора, можно будет воспользоваться преимуществами высокоскоростной обработки. Главной характеристикой эффективного процесса обработки является скорость подачи. Более высокие скорости подачи обеспечивают более высокую производительность процесса обработки. Одним из аспектов, который отличает высокоскоростную обработку от обычного фрезерования, является более высокая скорость подачи, которая может быть достигнута с помощью HSM. Кроме того, более высокая обрабатываемость алюминия делает его фрезеровку более эффективной и производительной по сравнению с другими металлами или композитами. Это благоприятное свойство алюминия делает его полезным для использования в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Более высокая скорость съема материала делает процесс фрезерования более быстрым и эффективным. Производство автомобильных и аэрокосмических деталей, требующих большего удаления материала, более продуктивно на высокоскоростных фрезерных станках.

Важным фактором при использовании высокоскоростного фрезерного станка является повышенная температура в точке резки. Исследования показывают повышение температуры по мере увеличения скорости подачи. Это может вызвать изменение механических свойств материала в результате наклепа. Это приводит к увеличению механической прочности и снижению обрабатываемости. Чтобы решить эту проблему, необходимо использовать охлаждающую жидкость. Благоприятным свойством алюминия является снижение температуры со временем, когда скорость превышает определенную точку. Первоначально с увеличением скорости подачи температура на резе увеличивается. После того, как температура достигнет максимального значения, любое дальнейшее увеличение скорости подачи приводит к падению температуры. Эта пониженная температура благоприятна для процесса фрезерования алюминия, поскольку требования к охлаждающей жидкости низкие, а механические свойства материалов не изменяются.

Еще одно преимущество фрезерование алюминия с использованием высокоскоростной обработки происходит получение тонкой стружки. Поскольку скорости резания выше при уменьшении диаметра режущих инструментов, стружка, образующаяся во время фрезерования, становится тонкой. Еще одним фактором, способствующим образованию тонкой стружки, является обрабатываемость алюминия. Этот мягкий металл, в отличие от других сплавов и металлов, таких как сплавы титана, хрома и вольфрама, легче обрабатывать, и, следовательно, на более высоких скоростях образуется более тонкая стружка. Эта тонкая стружка благоприятна для процесса фрезерования, поскольку способствует рассеиванию тепла. Стружка передает тепло от точки резания и, следовательно, снижает вероятность наклепа. Этот закаленный в противном случае материал может испортить инструмент и даже сломать его или вызвать повреждение самой заготовки.

Использование уменьшенных диаметров режущего инструмента при фрезеровании алюминия возможно и на высокоскоростных фрезерных станках. При обычном фрезеровании используются режущие инструменты большего диаметра при более низких скоростях вращения шпинделя. Однако для HSM используются режущие инструменты уменьшенного диаметра, что приводит к меньшей глубине резания алюминиевой заготовки. Это благоприятно, поскольку уменьшенные диаметры могут ограничить центробежные силы. Эти центробежные силы ответственны за разбалансировку инструментов, что может усложнить обращение с инструментами. Увеличение величины центробежных сил сверх критического значения может привести к смещению инструмента из станка, причинению вреда оператору или заготовке или даже к его поломке. Как объяснялось ранее, этот уменьшенный диаметр режущего инструмента также приводит к образованию тонкой стружки.

В заключение отметим, что высокая скорость удаления материала, обеспечиваемая HSM, не только повышает эффективность и производительность процесса фрезерования алюминия, но и значительно увеличивает срок службы фрезерных станков и оборудования. Более высокие скорости резания при фрезеровании алюминия значительно снижают передачу тепла к заготовке и инструменту. Это уменьшенное распространение тепла снижает термические напряжения, которые в противном случае возникли бы в инструменте или заготовке. Также демпфируется процесс наклепа, что облегчает обрабатываемость и снижает износ инструмента, тем самым увеличивая его срок службы.