Zašto se aluminijski strojevi razlikuju od čelika
CNC obrada aluminija je brza, ali to nije jednostavno rezanje čelika s većim brzinama vretena. Metal je mekan i vrlo vodljiv, tako da toplina napušta zonu rezanja kroz alat i strugotinu, a ne kroz radni predmet. Ta jedina karakteristika objašnjava većinu problema s podom-radionice: izgrađena-ivica na oštrici, klepetanje u dijelovima s tankim-stjenkama, re-rezanje strugotine u dubokim džepovima i sporo pomicanje dimenzija tijekom dugih ciklusa bez nadzora. Strojari koji prvo planiraju evakuaciju strugotine, toplinsko ponašanje i geometriju alata, a zatim brzinu rezanja, dobivaju najbolju završnu obradu površine i vijek trajanja alata od 6061-T6 i 7075-T6 zaliha.
Ugrađeni rub:{0}}mekani, duktilni pritisak strugotine-zavaruje se za oštricu, stvarajući hrapavu, poderanu površinu i brzu degradaciju ruba.
Brbljanje u tankim zidovima:velike brzine vretena i lagani radijalni zahvat smanjuju silu rezanja, ali smanjuju prigušenje, tako da tanka rebra i podni dijelovi vibriraju.
Evakuacija čipa:dugi, žilavi strugoti pakiraju se u džepove i utore, re-se sljedeći zub i uništava završni sloj.
Toplinska ekspanzija:aluminij se širi otprilike dvostruko više od čelika po stupnju, tako da dugi ciklusi grube obrade mijenjaju efektivnu veličinu dijela kako se izradak zagrijava.
Rashladno sredstvo i podmazivanje:izbor između tekućine za hlađenje, minimalne količine podmazivanja i suhe strojne obrade, te između proizvoda koji se-miješaju s vodom i čistih uljnih proizvoda, izravno kontrolira završnu obradu i vijek trajanja rubova.
Izbor alata za aluminij
| Vrsta alata | Tipična upotreba | Bilješke |
|---|---|---|
| Karbid bez premaza, polirani žljebovi, spirala od 40-45 stupnjeva | Opće mljevenje 6061, 5052, 3003 | Nepremazane polirane površine otpornije su na prianjanje bolje od debelih-premaza opće namjene; visoka spirala izvlači žetone iz džepova |
| Glodalo s tri žljeba od karbida | Rezanje utora, gruba obrada, profiliranje | Uravnotežuje prostor za strugotinu i krutost jezgre, dobar kompromis između dvije-završne obrade i četiri-čvrstoće |
| Polikristalni dijamant (PCD) | Velika{0}}proizvodnja, legure koje-sadrže silicij | Najveća otpornost na trošenje i najbolja ponovljivost dimenzija kada vrijeme ciklusa dominira cijenom alata |
| Karbid presvučen-dijamantom | Visoko{0}}abrazivni razredi silicija kao što je 4047 | Tvrda silicijska faza brzo abrazira obični karbid; dijamantni premaz vraća predvidljiv vijek trajanja rubova |
| Oštri umetci s pozitivnim-nagibom | Suočavanje, okretanje, dosadno | Niske sile rezanja smanjuju izobličenja u tankim dijelovima i poboljšavaju završnu obradu gumastih materijala |
Kako izbor legure mijenja parametre rezanja
| Legura | Ponašanje pri obradi | Smjer parametra |
|---|---|---|
| 6061-T6 | Besplatna{0}}referentna kvaliteta strojne obrade; dobra kontrola strugotine | Najveće brzine rezanja i posmaci uobičajenih konstrukcijskih legura |
| 7075-T6 | Dodaci cinka i bakra čine ga tvrđim i abrazivnijim | Trčite oko 15-20 % sporije sa smanjenim radijalnim zahvatom i oštrijim rubovima |
| 5052, 5083 | Gumast, stvrdnjava-radom, sklon stvaranju-ivica | Niža površinska brzina, izdašno podmazivanje, visoka spirala i pozitivan nagib |
| 2024 | Bakreni{0}}ležaj, čvrst, ali manje otporan na koroziju | Smanjena dubina rezanja, jači protok rashladne tekućine, brza evakuacija |
| 4047 i drugi visoki-silicijevi | Vrlo abrazivan za alate | Dijamantni ili PCD alati, umjereni posmaci, pozornost na habanje rubova |
| Lijevane legure | Poroznost i isprekidani rezovi | Niži posmaci, krute postavke, opterećenja strugotine podrezana kako bi se izbjeglo pucanje rubova |
Kovani tipovi općenito su strojno čišći od lijevanih jer su potpuno gusti i homogeniji. Unutar kovane obitelji, temperatura je važna jednako kao i kemija: meka O-kaljena zavojnica pokidat će i izgraditi rub tamo gdje ista legura u T6 proizvodi čistu, kratku strugotinu.
Tolerancije i moguća završna obrada površine
Glodanje i tokarenje drže oko plus ili minus 0,025 mm na dobro-podržanim značajkama, otprilike red veličine čvršće od plus ili minus 0,3 mm uobičajenih za lijevanje pod pritiskom, zbog čega su strojno obrađene komponente poželjnije za spojene površine, provrte i brtvene površine. Standardna strojna obrada ostavlja površinsku hrapavost od Ra 3,2-6,3 mikrometra. Precizno brušenje, fino bušenje ili završna obrada velike-brzine dosežu Ra 0,4 mikrometra ili više na zrcalnim površinama. Strategije-potpomognute vibracijama i velike{11}}brze završne obrade smanjuju tragove klepetanja, kemijsko posvjetljivanje povećava refleksiju, a eloksiranje nakon strojne obrade pretvara gotovu površinu u tvrdi oksidni sloj otporan na koroziju bez promjene geometrije koju su uspostavili alati za rezanje.
CNC obrada aluminija u usporedbi s lijevanjem, ekstruzijom i aditivom
Protiv tlačnog lijevanja:CNC drži daleko strože tolerancije i uklanja vrijeme potrebno za izradu alata i troškove matrice, ali vrijeme ciklusa i trošak materijala po dijelu veći su pri vrlo velikim količinama.
Protiv 3D printanja:kovana gredica je potpuno gusta, tako da su strojno obrađeni dijelovi jači i otporniji na zamor od aditivno izrađenog aluminija usporedivog oblika.
Protiv EDM-a:za prototipove i male serije, glodanje i tokarenje daleko su ekonomičniji i mnogo brži od žice ili erozije.
Protiv istiskivanja:obrada s pet{0}}osi stvara džepove, suženja i udubljenja koje isti-stalni presjek ne može proizvesti.
Hibridne rute:kombiniranje aditivnih gotovo-neto oblika sa završnom strojnom obradom skraćuje vrijeme isporuke na složenim dijelovima malog-volumena dok zadržava kovanu snagu u kritičnim značajkama.
Često postavljana pitanja
P: Koju brzinu vretena treba koristiti za aluminij?
Površinska brzina je kontrolna varijabla, a ne broj okretaja u minuti. Aluminij podnosi velike površinske brzine, tako da mala glodala rade na velikom broju okretaja dok velika čeona glodala rade puno sporije kako bi zadržala istu površinsku brzinu i opterećenje strugotine.
P: Zašto 6061 radi lakše nego 7075?
6061-T6 je referenca za slobodnu strojnu obradu među konstrukcijskim legurama, dok je 7075-T6 tvrđi i abrazivniji zbog sadržaja cinka i bakra, pa su posmaci i radijalni zahvat smanjeni za otprilike 15-20 % kako bi se zaštitio rub.
P: Jesu li alati s premazom ili bez njega bolji za čisti aluminij?
Za čisti i nisko{0}}legirani aluminij, tanke polirane prevlake i nepremazani polirani karbid obično imaju bolje rezultate od debelih{1}}prevlaka za opću namjenu jer su otporne na prianjanje materijala i drže čeonu površinu oštrom.
P: Kako se sprječava-izgradnja ruba?
Spriječite to oštrom pozitivnom-geometrijom nagiba, većom površinskom brzinom, odgovarajućim podmazivanjem i opterećenjem strugotine dovoljno velikim za rezanje ispod -stvrdnutog sloja umjesto da ga trljate.
P: Koja se tolerancija može razumno navesti?
Plus ili minus 0,025 mm je normalna strojna tolerancija na stabilnim elementima, iako tanke stijenke i dugački dijelovi zahtijevaju šire granice jer toplinska ekspanzija i sile rezanja pomiču materijal tijekom ciklusa.
P: Koliko dugo aluminijski dijelovi mogu raditi bez nadzora?
Samo dok se žetoni čiste. Duboki džepovi i mali alati zahtijevaju-rashladnu tekućinu alata, mlaz zraka ili strategije kljucanja, a dijelove treba pustiti da se ohlade prije završne obrade kako toplinski rast ne bi promijenio konačnu dimenziju.
