Обрада алуминијумских легура: Како одабрати праву ЦНЦ машину

Алуминијум изгледа као материјал који се најлакше обрађује. По мом искуству, то је материјал који открива већину недостатака машине — јер га брзо покрећете, а брзо појачава сваку слабост у подешавању. Погрешите у избору машине и алуминијум ће вас казнити нагомиланом ивицом на резачу, дугим струготинама које гуше вашу радну коверту и завршним обрадама површине које не прођу инспекцију у сваком циклусу.

Зашто обрада алуминијума има јединствене машинске захтеве

Алуминијумске легуре брзо уклањају материјал — али само ако ваша машина може да прати корак. За разлику од челика, алуминијум захтева велике брзине вретена да би се постигле брзине сечења које спречавају нагомилане ивице (БУЕ) на алату. Његова дуга, континуирана морфологија чипова ствара проблеме евакуације за које машине опште намене нису дизајниране да се носе. Алуминијум добро проводи топлоту, што звучи као предност, али његов високи коефицијент топлотног ширења значи да тачност димензија пати ако се стратегија расхладне течности и време циклуса не управља пажљиво. Захтеви за завршну обраду алуминијумских делова — често Ра 0,8 µм или боље за козметичке и ваздухопловне примене — захтевају и крутост и број обртаја у минути које многе машине средњег опсега не могу да испоруче истовремено.

За нас у СЗГХТЕЦХ-у, обрада алуминијума је била један од примарних покретача наше линије производа за вретена велике брзине. Када су купци почели да траже брже време циклуса на алуминијумским кућиштима, конзолама и структуралним оквирима, потражња за могућношћу електричног вретена од 24.000 обртаја у минути постала је немогуће игнорисати.

Три породице алуминијумских легура и како се оне другачије обрађују

Није сав алуминијум исти на врхунцу. Купци често одређују машину засновану на „алуминијуму“ као једну категорију — и онда наиђу на проблеме када се стварна легура не понаша онако како су очекивали.

7075 је знатно тежи од 6061, а многи купци потцењују ту разлику. Видео сам продавнице како покрећу 7075-Т651 са истим параметрима које користе за 6061 и питам се зашто је њихов век трајања алата упола већи од онога што су очекивали. Садржај цинка у 7075 повећава силу резања и ствара више топлоте на ивици. Потребно вам је чвршће вретено, боље пригушивање и у многим случајевима смањење увлачења по зубу да бисте заштитили свој резач.

Ливени алуминијум (А380) је друга прича — он је мекши, али садржај силицијума га чини абразивним. Карбид без премаза се брзо троши. Потребан вам је обложен алат и потребна вам је расхладна течност усмерена прецизно на зону сечења.

Брзина вретена: Зашто је алуминијуму потребно више обртаја у минути од челика

Глодање челика се обично врши при брзинама резања од 80-200 м/мин. Алуминијум жели 400–800 м/мин или брже. За дати пречник алата, то захтева знатно веће брзине вретена. Физика је јасна:

Вц (м/мин) = (π × Д × н) / 1000

Где је Д = пречник алата у мм, н = брзина вретена у о/мин.

Кућиште за 8.000 обртаја у минути: опште глодање алуминијума

Вретено од 8.000 обртаја у минути компетентно покрива већину производних алуминијумских радова. При 8.000 обртаја у минути са завршном глодалицом Ø12 мм:

Вц = (π × 12 × 8.000) / 1.000 = ~301 м/мин

То је у доњем опсегу за 6061-Т6 и прикладно за грубе пролазе на 7075. За средње-серијску производњу чврстих алуминијумских компоненти — структурне конзоле, основе расхладног елемента, кућишта са дебљином зида изнад 3 мм — вретено од 8.000 обртаја у минути вам даје комбинацију обртног момента и брзине резања без компромитовања алата.

Наш ВМЦ850 ради при 8.000 о/мин са ХИВИН 35 мм ваљкастим вођицама, прецизношћу позиционирања ±0,003 мм и АТЦ-ом са 24 алата. Добро рукује алуминијумским деловима средње величине у читавом низу индустрија: базе калупа, аутомобилске структурне компоненте и кућишта електронике у опсегу од 300–700 мм. Са снагом вретена од 11/15 кВ, не гладује током агресивних пролаза грубе обраде у 7075.

Кућиште за 24.000 обртаја у минути: брза завршна обрада и делови са танким зидовима

Када ваш део има танке зидове, дубоке џепове или захтев за завршну обраду површине од Ра 0,8 µм или боље, 8.000 обртаја у минути није довољно. Морате смањити силе резања — што значи мање оптерећење струготине по зубу — и компензовати значајно већом брзином сечења да бисте одржали брзину уклањања материјала.

При 24.000 обртаја у минути са завршном глодалицом Ø10 мм:

Вц = (π × 10 × 24.000) / 1.000 = ~754 м/мин

То вас директно ставља у зону високе ефикасности за 6061-Т6 и у горњи опсег за завршне пролазе на 7075. Силе сечења значајно опадају. Танки зидови се не склањају и не брбљају. Завршна обрада површине се драматично побољшава јер сваки зуб узима мањи, чистији загриз при већој брзини.

Електрично вретено од 24.000 обртаја у минути на нашем СЗГХ-1090Д није дошло из листа са спецификацијама. Дошао је од купца из Индије који је обрађивао плоче оквира дронова — 7075-Т651, 8 мм дебљине, сложене џепове. На вретену од 8.000 обртаја у минути, хабали су алат сваких 40 минута. На 24.000 обртаја у минути са правом путањом алата, исти резач је издржао целу смену. Њихово време циклуса по делу пало је са 45 минута на 18 минута. Такав исход је оно што покреће одлуке о дизајну вретена на нашем нивоу.

СЗГХ-1090Д користи Јиангсу Ронгхуа електрично вретено, БТ30 конус, 11кВ излаз, са 900×1000мм фиксним радним столом. Дизајн фиксног стола је критичан: када обрађујете велике алуминијумске плоче, тежина радног комада не помера осе стола, што одржава динамичку прецизност стабилном при високим брзинама помака.

Евакуација чипова: проблем који већина купаца занемарује

Алуминијум производи дугачке, жилаве струготине — посебно 6061-Т6. Када се те струготине накупе у џепу или око резача, поново се секу. Поновно сечење алуминијумских струготина чини две ствари: деградира завршну обраду површине и генерише топлоту на ивици алата која убрзава формирање БУЕ.

Видим да се евакуација чипа стално потцењује. Звао ме је купац који користи алуминијум у ВМЦ-у опште намене јер се њихова површина погоршавала након 20 минута непрекидног сечења. Алуминијумске струготине су биле дугачке, жилаве, гомилале су се у џепу, а секач их је поново секао. То није био проблем са алатом. То је био проблем са распоредом машине — ВМЦ је имао транспортер за струготине са равним столом који није могао довољно брзо да очисти струготине из операције у дубокој шупљини.

Решења су слојевита:

• Геометрија машине : На ВМЦ-овима потражите машине са транспортерима струготине са бочним пражњењем постављеним директно испод радног омотача. Пужови за струготине који се крећу дуж обода базе ефикасно померају алуминијумске струготине. На струговима, под углом од 45° ствара природну путању пада гравитације — струготине испадају из радне зоне без интервенције оператера.

• Алат за ломљење струготине : За операције стругања користите уметке са позитивном геометријом грабуља и уграђеним жлебовима за ломљење струготине дизајнираним посебно за алуминијум. Немојте користити челичне геометријске уметке на алуминијуму; они ће производити чипове који су предугачки за управљање.

• Расхладно средство под високим притиском : Усмерено расхладно средство на 40–70 бара механички ломи струготине и испира их из зоне сечења. Ово је посебно важно код џепног глодања и дубоког бушења на алуминијуму.

• Стратегија путање алата : У ЦАМ програмирање, укључите пролазе за чишћење струготине и избегавајте дуге континуиране трохоидне путање без померања струготине када сечете дубоке џепове у 6061.

ЦНЦ стругови за алуминијум: коси кревет је скоро увек бољи

За стругање алуминијума, конфигурација машине је важна колико и брзина вретена. ЦНЦ стругови са равним лежајем акумулирају струготине на поклопцима клизних стаза, захтевају чешће ручно чишћење и боре се да одрже квалитет површине током дугих континуираних радњи.

Коси лежај од 45° на нашим машинама за стругање и глодање није случајан. Посебно је изабран за окретање алуминијума: струготине падају право надоле, нема накупљања на поклопцима клизних стаза и можете са сигурношћу да радите на 4000 обртаја у минути. Када комбинујете ту геометрију са Ц-осом и алатом под напоном, можете да завршите сложени алуминијумски део — окренут ОД, глодане карактеристике, избушене попречне рупе — у једној поставци. То је место где се смањење времена циклуса заиста погоршава.

Наше СЗГХ-46З маса за стругање и глодање рукује деловима класе Ø460мм са пуном Ц-осом, алатом под напоном и геометријом лежишта под углом од 45°. За алуминијумске осовине, кућишта и тела конектора, елиминише другу операцију која би иначе захтевала ВМЦ циклус причвршћивања.

За једноставнији рад на стругању алуминијума, СЗГХ-46 И-оса додаје И-осу конфигурацији центра за стругање, омогућавајући карактеристике глодања ван центра без пуне сложености композита за стругање и глодање. Тхе СЗГХ-ТК50 рукује алуминијумским деловима већег пречника где пречник отвора или тежина дела премашују омотач од 46З.

Сви наши стругови са косим лежајем су оцењени за 3.500 обртаја у минути и више — довољно за стругање алуминијума при препорученим брзинама сечења са пречником алата до Ø50 мм шипке.

ВМЦ за алуминијум: усклађивање машине са величином дела

Одабир ВМЦ-а за алуминијум није само брзина вретена. Величина стола, кретање по З-оси, капацитет магацина алата и управљање чиповима одређују да ли машина одговара апликацији. Ево како сегментирамо алуминијумски ВМЦ избор у СЗГХТЕЦХ-у.

Компактни делови (испод 300 мм): СЗГХ-540 / СЗГХ-650

СЗГХ -540 је наш ВМЦ малог формата — дизајниран за велике, компактне алуминијумске делове који доминирају потрошачком електроником, телекомуникационим хардвером и производњом прецизних конектора. Мали отисак, брза замена алата и спецификација вретена погодна за алате малог пречника у алуминијуму.

СЗГХ -650 напредује са конусним вретеном БТ40 — погодније за алуминијумске делове који захтевају веће чеоне глодалице или глодалице са глодалицама које се могу индексирати. Ако су ваши делови испод 300 мм, а величине ваших парцела се крећу у стотинама недељно, 650 вам даје капацитет без прекомерне изградње.

Делови средњег домета (300–700 мм): ВМЦ650 / ВМЦ850

ВМЦ650 циља на средњи опсег: празне електроде за калупе, структурне носаче, основне плоче хладњака и аутомобилске алуминијумске компоненте. ХИВИН ваљкасте вођице, АТЦ са 16 алата, позиционирање ±0,005 мм — то је конфигурација радног коња за радње које изводе комбиноване радове од алуминијума и лаког челика.

ВМЦ850 . проширује радни омотач и надограђује се на ХИВИН 35 мм ваљкасте вођице за бољу крутост под агресивном грубом обрадом алуминијума Прецизност позиционирања од ±0,003 мм чини га погодним за алуминијумске делове са малим толеранцијама отвора — кућишта лежајева, хидрауличне разводнике и прецизна кућишта где димензије морају да задрже током целог производног циклуса. Са тежином машине од 4.500 кг, има довољно масе да ублажи вибрације које генерише брзо сечење алуминијума.

Велике алуминијумске плоче и структурни делови: СЗГХ-1090Д (Гантри)

СЗГХ -1090Д је наменски направљен за рад са алуминијумом великог формата: рамови за беспилотне летелице, структурне плоче за ваздухопловство, компоненте носача акумулатора за аутомобиле и архитектонски профили за екструзију који захтевају прецизно глодање џепова на радној површини од 900×1000 мм.

Дизајн портала са фиксним столом значи да се радни сто не помера — само мост вретена прелази Кс и И. Када држите алуминијумску плочу од 40 кг на столу, то је важно: динамичка прецизност реза се не смањује како се сто успорава под оптерећењем. У комбинацији са електричним вретеном од 24.000 обртаја у минути и позиционирањем понављања од 0,01 мм, 1090Д производи велике алуминијумске делове са конзистентношћу којој ВМЦ-ови покретних столова у овој класи величине не могу да парирају.

Један од наших купаца је прешао са конвенционалног ВМЦ-а од 8.000 о/мин на 1090Д за производњу рама за дрон. Комбинација веће брзине вретена, боље евакуације струготине из дизајна фиксног стола и већег радног омотача смањују њихово укупно време обраде по оквиру за преко 40%.

Избор алата и параметри сечења за алуминијум

Избор алата је место где се обрада алуминијума или спаја или распада. Погрешан премаз претвара алуминијум у проблем заваривања - буквално. Алуминијум пријања на необложене карбидне и ТиН обложене алате при великим брзинама сечења, формирајући БУЕ који уништава завршну обраду површине за неколико минута.

Препоручени параметри сечења по легури

Наводим ТиБ₂ (титанијум диборид) и ЗрН (цирконијум нитрид) премазе јер оба имају низак афинитет према алуминијуму. За разлику од ТиАлН — који је одличан за челик — ТиАлН реагује са алуминијумом на повишеним температурама резања и подстиче приањање. ТиБ₂ је посебно дизајниран да одоли томе. У брзим завршним пролазима при 24.000 о/мин, разлика у веку алата између крајњег глодала обложеног ТиБ₂ и необложеног карбида је мерљива у једној смени.

За грубу обраду, крајња глодала са 3 жлеба од алуминијума дају вам више простора за струготине по жлебу него геометрија са 4 жлеба. За завршну обраду великом брзином, глодала са полираним жлебовима са 2 жлеба производе најбољу завршну обраду површине на 6061 у једном пролазу.

Уобичајене грешке приликом ЦНЦ обраде алуминијума

Након више од деценије подршке апликацијама за машинску обраду алуминијума у ​​десетинама индустрија, исте грешке се понављају. Већина њих се може избећи.

• Брзина вретена је прениска, што доводи до накупљања ивице. БУЕ се дешава када је температура сечења на ивици прениска за чисто смицање. Алуминијум се завари за лице алата. Исправка је контраинтуитивна - трчите брже, а не спорије. Већина оператера инстинктивно смањује брзину када се завршна обрада површине погорша. То чини БУЕ горим.

• Наставак рада након што чипови почну да омотавају алат. Када видите умотавање чипова, зауставите циклус. Чипови омотани око резача делују као абразивна чаура која истовремено зарезује површину дела и алат. Очистите чипове, проверите жлебове и прилагодите своју стратегију разбијања чипова пре него што наставите.

• Примена параметара резања од ливеног гвожђа на алуминијум. Ниже брзине помака и конзервативне поставке дубине сечења које штите подешавање од ливеног гвожђа ће заправо повећати температуру резања у алуминијуму јер алат остаје у контакту са радним предметом предуго по јединици уклоњеног материјала. Алуминијум жели да се брзо очисти.

• Погрешна концентрација расхладне течности која узрокује оксидацију површине. Алуминијум је осетљив на пХ расхладне течности. Полусинтетичке и синтетичке расхладне течности у концентрацијама изнад 8-10% могу оставити остатке који убрзавају површинску оксидацију, посебно на 6061-Т6 елоксирајућим празнинама. Пратите опсег концентрације који препоручује произвођач расхладне течности — немојте претпостављати да је више боље.

• Занемаривање термичког ширења на прецизним деловима дугог циклуса. Алуминијумска плоча од 500 мм се мерљиво загрева током 30-минутног циклуса грубе обраде. Ако јурите толеранције од ±0,01 мм, потребно је да омогућите хлађење између грубе и завршне обраде или користите стратегију расхладне течности која је довољно агресивна да одржи топлотну равнотежу од почетка циклуса.

• Коришћење равне машине за стругање алуминијума велике запремине. Видео сам продавнице које држе залихе алуминијумских шипки на струговима са равним лежајем и прихватају управљање чиповима као нормално. Није. Машина са косим лежајем која покреће исти програм ће производити конзистентније делове на сат јер оператери не престају да чисте струготине око главе на сваких 15 минута.

СЗГХТЕЦХ решења за машинску обраду алуминијума

Све машине имају ЦЕ и ИСО 9001 сертификат. Стандардно време испоруке је 20-35 радних дана. Гаранција је 12 месеци од испоруке.

Често постављана питања

П1: Која брзина вретена ми је потребна за ЦНЦ обраду алуминијума?

За опште млевење алуминијума — чврсти делови, средња серија, стандардне толеранције — довољно је 8.000 обртаја у минути. Даје вам брзине сечења у опсегу од 300–500 м/мин са типичним пречницима алата, што покрива већину компетентних радова 6061-Т6 и 7075. Ако обрађујете танке зидове испод 2 мм, завршавате до Ра 0,8 µм или боље, или покрећете производњу великог обима где време циклуса покреће вашу економичност, желите 24.000 о/мин. При тој брзини, силе сечења опадају, век трајања алата се продужава, а обрада површине се мерљиво побољшава у једном пролазу.

П2: Која је најбоља ЦНЦ машина за обраду алуминијума 7075?

7075-Т651 је тврђи и чвршћи од 6061. Потребно му је круто вретено, добре карактеристике пригушења и довољна брзина вретена да би температура резања била контролисана. За делове средње величине 7075, наш ВМЦ850 добро подноси комбинацију крутости и брзине. За велике структуралне панеле од 7075 — рамови дронова, носачи за ваздухопловство — електрично вретено од 24.000 о/мин и дизајн фиксног портала СЗГХ-1090Д дају вам најбоље резултате. Фиксни радни сто елиминише губитак динамичке тачности који добијате од померања тешких радних комада при високим брзинама помака.

П3: Зашто су за обраду алуминијума потребне веће брзине вретена од челика?

Оптимална брзина сечења за алуминијум је 3–5× већа него за челик, изражена у метрима површине у минути. Челик добро сече при 80–200 м/мин. Алуминијуму је потребно 300–800 м/мин у зависности од легуре. За дати пречник алата, постизање тих површинских брзина захтева пропорционално већи број обртаја у минути. Ако користите алуминијум при брзини вретена на нивоу челика, температура сечења на ивици пада испод прага где алуминијум чисто маказе — и уместо тога почиње да се завари на резач. То је изграђена ивица и готово одмах уништава завршну обраду ваше површине.

П4: Како да спречим поновно сечење струготине приликом обраде алуминијума на ЦНЦ стругу?

Почните са геометријом машине: струг са косим лежајем од 45° гравитацијом испушта струготине даље од зоне сечења. На равном лежају, струготине се накупљају око алата и повлаче се назад у рез. Осим избора машине, користите геометрије уметака са позитивним нагибним угловима и жлебове за ломљење струготине специфичне за алуминијум — они производе краће струготине које се не заплићу. Усмерите своје млазнице за расхладну течност да испиру струготине са обрађене површине, а не само да хладе алат. И у свој Г-код, укључите периодичне промене задржавања за чишћење струготине на дуготрајним операцијама дубоког проврта.

П5: Коју течност за сечење треба да користим за ЦНЦ обраду алуминијума?

Полусинтетичке или синтетичке расхладне течности у концентрацији од 5–8% добро раде за већину легура алуминијума. Одржавајте пХ између 8,5 и 9,5 — превише алкално и видећете беле талоге на елоксираном слоју 6061. За брзе завршне пролазе на козметичким деловима, подмазивање са минималном количином (МКЛ) са уљем на биљној бази производи чистије површине од расхладне течности за плављење између реза и избегава контакт топлотног расхладног средства. Избегавајте уља за равно сечење алуминијума — она не испирају струготине ефикасно и смањују видљивост у радној зони.

П6: Могу ли да обрадим алуминијум на ЦНЦ машини дизајнираној за челик?

Можете, уз ограничења. ВМЦ оптимизовани за челик обично достижу максималну брзину од 6.000–8.000 о/мин и усмерени су на ниже брзине сечења и већи обртни момент. Обрађиваће алуминијум, али нећете постићи завршну обраду површине или време циклуса које може да испоручи машина оптимизована за алуминијум. Практичније: челичне машине често имају системе за управљање струготинама дизајниране за кратке, ломљиве челичне струготине. Алуминијумски дуги, жилави чипови ће брзо преплавити те системе, захтевајући честу интервенцију оператера. Ако алуминијум чини више од 20% обима ваше производње, наменска машина враћа своје трошкове смањеним застојима и побољшаним приносом.

П7: Какву површинску обраду могу постићи на алуминијуму са вретеном од 24.000 о/мин?

Са одговарајућим алатом и параметрима на нашем СЗГХ-1090Д, Ра 0,4–0,8 µм се постиже у завршном пролазу на 6061-Т6 без секундарних операција. Са завршном глодалицом са полираним жлебовима са 2 жлеба при пуних 24.000 о/мин и лаганом дубином завршне обраде од 0,1–0,2 мм, неки купци постижу Ра 0,4 µм доследно — довољно добро да смање време полирања пре значајног елоксирања. Површинска обрада на 7075 ће бити нешто грубља при истим параметрима због веће тврдоће легуре, али Ра 0,8 µм је редовно достижан.

П8: Које је време испоруке за СЗГХТЕЦХ ЦНЦ машине оптимизоване за алуминијум?

Стандардно време испоруке је 20–35 радних дана од потврде поруџбине за све моделе, укључујући СЗГХ-1090Д. За поруџбине са нестандардним конфигурацијама вретена или контроле, време испоруке може мало да се продужи — контактирајте нас да потврдите своју конфигурацију пре него што се посветите распореду производње. Све машине се испоручују са извештајима о пријему у фабрици и 12-месечном гаранцијом која покрива вретено, механичке и електричне компоненте.

Затражите понуду