Numerosi fattori contribuiscono alla distorsione dei componenti in alluminio durante il processo di produzione, comprese le proprietà dei materiali, la geometria delle parti e i parametri di produzione.
I fattori principali comprendono lo stress interno alla materia prima, la distorsione derivante dalle forze di lavorazione e dal calore e la deformazione indotta dalla pressione di bloccaggio.
1. Misure di processo per ridurre la deformazione della lavorazione
1. Ridurre lo stress interno del pezzo grezzo
La tensione interna della materia prima può essere in qualche modo alleviata mediante processi di invecchiamento e vibrazione naturali o artificiali. Anche l'elaborazione preliminare è un metodo praticabile. Nel caso di materie prime con generose sporgenze e notevoli sporgenze, anche la distorsione post-lavorazione è significativa.
Lavorare preventivamente la porzione in eccesso della materia prima e ridurre la sporgenza di ciascuna sezione non solo può mitigare la distorsione della lavorazione nelle procedure successive, ma consente anche di accantonarla per una durata post-lavorazione preliminare, il che può alleviare ulteriormente alcuni dei problemi tensione interna.
2. Migliorare la capacità di taglio dell'utensile
La forza di taglio e il calore di taglio durante la lavorazione sono notevolmente influenzati dalla composizione del materiale e dalla forma specifica dell'utensile. La selezione dello strumento appropriato è fondamentale per ridurre al minimo la distorsione durante la lavorazione delle parti.
1) Selezionare in modo ragionevole i parametri geometrici dell'utensile.
①L'angolo di spoglia gioca un ruolo fondamentale nelle operazioni di taglio. È importante selezionare attentamente un angolo di spoglia maggiore garantendo al tempo stesso il mantenimento della resistenza della lama. Un angolo di spoglia più ampio non solo aiuta a ottenere un tagliente più affilato, ma riduce anche al minimo la distorsione del taglio e facilita l'efficiente rimozione dei trucioli, con conseguente riduzione della forza di taglio e della temperatura. Gli utensili con angoli di spoglia negativi dovrebbero essere evitati a tutti i costi.
②Angolo di scarico: l'entità dell'angolo di scarico influisce in modo significativo sull'usura del fianco e sulla qualità della superficie lavorata. La selezione dell'angolo di spoglia dipende dallo spessore del taglio. Nella fresatura di sgrossatura, dove vi è una notevole velocità di avanzamento, un carico di taglio pesante e un'elevata generazione di calore, è fondamentale garantire una dissipazione ottimale del calore dall'utensile. Pertanto, è necessario scegliere un angolo di scarico più piccolo. Al contrario, per la fresatura fine, è necessario un tagliente affilato per ridurre al minimo l'attrito tra il fianco e la superficie lavorata e per ridurre la deformazione elastica. Di conseguenza, si consiglia un angolo di spoglia maggiore.
③Angolo dell'elica: per rendere la fresatura uniforme e ridurre la forza di fresatura, l'angolo dell'elica deve essere il più ampio possibile.
④ Angolo di deflessione principale: riducendo adeguatamente l'angolo di deflessione principale è possibile migliorare le condizioni di dissipazione del calore e ridurre la temperatura media dell'area di lavorazione.
2) Migliorare la struttura dello strumento.
①Per migliorare l'evacuazione del truciolo, è importante diminuire la quantità di denti sulla fresa e aumentare lo spazio del truciolo. A causa della maggiore plasticità delle parti in alluminio, durante la lavorazione si verifica una maggiore deformazione da taglio, che richiede uno spazio per il truciolo maggiore. Di conseguenza, si consiglia un raggio inferiore più ampio per il canale truciolo e una riduzione del numero di denti della fresa.
②Eseguire un'affilatura precisa dei denti della lama, assicurandosi che il valore di rugosità del tagliente sia inferiore a Ra=0,4um. Quando si utilizza un coltello nuovo, si consiglia di affilare leggermente sia la parte anteriore che quella posteriore dei denti utilizzando una pietra ad olio fine per rimuovere eventuali bave e piccole irregolarità che potrebbero essere derivate dall'affilatura. Questo processo non solo riduce il calore di taglio ma minimizza anche la deformazione del taglio.
③È essenziale monitorare attentamente gli standard di usura degli utensili da taglio. Man mano che l'utensile si consuma, il valore di rugosità superficiale del pezzo aumenta, la temperatura di taglio aumenta e la deformazione del pezzo diventa più pronunciata. Oltre a scegliere materiali per utensili da taglio con eccellente resistenza all'usura, è fondamentale rispettare un limite massimo di usura dell'utensile di 0,2 mm per evitare la formazione di tagliente di riporto. Durante le operazioni di taglio, si consiglia di mantenere la temperatura del pezzo sotto i 100°C per evitare deformazioni.
3. Migliorare il metodo di bloccaggio dei pezzi
Per pezzi in alluminio a pareti sottili con scarsa rigidità, è possibile utilizzare i seguenti metodi di bloccaggio per ridurre la deformazione:
①Quando si lavora con parti di boccole a parete sottile, l'utilizzo di un mandrino autocentrante a tre griffe o di un mandrino a molla per bloccare radialmente le parti può provocare la deformazione del pezzo quando viene allentato dopo la lavorazione. In tali casi, è consigliabile utilizzare un metodo di compressione assiale della faccia terminale più forte. Inizia individuando il foro interno della parte, creando un mandrino filettato personalizzato e inserendolo nel foro interno. Utilizzare una piastra di copertura per esercitare pressione sulla faccia terminale, quindi fissarla in posizione con un dado. Utilizzando questo approccio, è possibile prevenire la deformazione del bloccaggio durante la lavorazione del cerchio esterno, migliorando la precisione della lavorazione.
②Quando si lavora con parti in lamiera a pareti sottili, è consigliabile utilizzare la tecnologia di bloccaggio magnetico per ottenere una forza di bloccaggio uniforme, abbinata a parametri di taglio più precisi. Questo approccio riduce efficacemente il rischio di deformazione del pezzo durante la lavorazione. In alternativa, è possibile implementare un supporto interno per migliorare la stabilità dei componenti a pareti sottili.
Infondendo nel pezzo un mezzo di supporto, come una soluzione di urea contenente dal 3% al 6% di nitrato di potassio, è possibile ridurre al minimo la probabilità di deformazione durante il bloccaggio e il taglio. Questo riempitivo può essere successivamente sciolto e rimosso immergendo il pezzo in lavorazione in acqua o alcool.
4. Organizzare il processo in modo ragionevole
Nel corso del taglio ad alta velocità, il processo di fresatura è soggetto a vibrazioni a causa del notevole sovrametallo di lavorazione e del taglio intermittente, con conseguenti impatti negativi sulla precisione della lavorazione e sulla ruvidità della superficie. Di conseguenza, la procedura di taglio ad alta velocità CNC comprende in genere varie fasi, ovvero lavorazione di sgrossatura, semifinitura, pulizia degli angoli e finitura, tra le altre.
Nei casi in cui i componenti richiedono un'elevata precisione, potrebbe essere necessario eseguire una semifinitura secondaria seguita dalla finitura. Successivamente alla lavorazione di sgrossatura, è utile consentire alle parti di subire un raffreddamento naturale per alleviare lo stress interno indotto dalla lavorazione di sgrossatura e ridurre al minimo la deformazione. Il margine lasciato dopo la sgrossatura dovrebbe superare il livello di deformazione, solitamente compreso tra 1 e 2 mm.
Inoltre, quando si esegue la finitura, è fondamentale mantenere un margine di lavorazione costante sulla superficie finita del pezzo, generalmente compreso tra 0,2 e 0,5 mm. Questa pratica garantisce che l'utensile rimanga in condizioni stabili durante la lavorazione, mitigando così in modo significativo la deformazione del taglio, ottenendo una qualità di lavorazione della superficie superiore e mantenendo la precisione del prodotto.
2. Capacità operative per ridurre la deformazione dell'elaborazione
Parti composte daparti in alluminio lavorate a controllo numericosi deformano durante la lavorazione. Oltre ai motivi sopra indicati, anche il metodo operativo è molto importante nel funzionamento reale.
1. Per i componenti con un margine di lavorazione sostanziale, è essenziale utilizzare tecniche di lavorazione simmetriche per migliorare la dissipazione del calore durante la lavorazione e prevenire la concentrazione di calore. A titolo illustrativo, quando si riduce una lamiera spessa 90 mm a 60 mm, fresando un lato e quindi fresando immediatamente l'altro, seguito da un unico processo di dimensionamento finale, si ottiene una planarità di 5 mm. Al contrario, l'utilizzo di una lavorazione simmetrica ripetuta, con ciascun lato fresato in due fasi, garantisce una dimensione finale con una planarità di 0,3 mm.
2. Se sono presenti diverse rientranze sul componente della piastra, non è consigliabile utilizzare il metodo di elaborazione passo passo per ogni singola rientranza. Ciò potrebbe portare ad una distribuzione irregolare delle sollecitazioni e alla conseguente deformazione del componente. Prendi invece in considerazione l'implementazione dell'elaborazione a strati per lavorare tutte le rientranze contemporaneamente su ogni strato, prima di passare allo strato successivo. Ciò contribuirà a garantire una distribuzione uniforme delle sollecitazioni e a ridurre al minimo la deformazione.
3. Per mitigare la forza di taglio e il calore, è possibile regolare la quantità di taglio. Tra i tre fattori relativi alla quantità di taglio, la quantità di taglio posteriore ha un impatto significativo sulla forza di taglio. Un sovrametallo di lavorazione e una forza di taglio eccessivi possono portare alla deformazione del pezzo, compromettere la rigidità del mandrino della macchina utensile e ridurre la durata dell'utensile. Una diminuzione della quantità di taglio posteriore può ridurre sostanzialmente l’efficienza produttiva. Tuttavia, la fresatura ad alta velocità nella lavorazione CNC può risolvere questo problema. Diminuendo contemporaneamente la quantità di taglio inverso e aumentando la velocità di avanzamento e della macchina utensile, è possibile diminuire la forza di taglio mantenendo l'efficienza della lavorazione.
4. Occorre prestare attenzione anche alla sequenza del taglio. Nella lavorazione di sgrossatura, l'attenzione è posta sul miglioramento dell'efficienza della lavorazione e sulla ricerca della massima asportazione di materiale per unità di tempo. In genere si preferisce la fresatura discorde. Ciò significa che il materiale in eccesso sulla superficie del pezzo viene rimosso alla massima velocità e nel minor tempo possibile per stabilire il profilo geometrico richiesto per la finitura. D'altro canto, il processo di finitura privilegia l'elevata precisione e la qualità superiore, pertanto si consiglia la fresatura concorde. Poiché lo spessore di taglio dell'utensile diminuisce gradualmente dal massimo fino a zero durante la fresatura concorde, si riduce significativamente l'incrudimento e si minimizza la deformazione del pezzo.
5. La deformazione dei pezzi a pareti sottili causata dal serraggio durante la lavorazione è un problema inevitabile, anche dopo che sono stati finiti. Per ridurre al minimo la deformazione del pezzo, si consiglia di rilasciare la pressione prima della finitura per ottenere le dimensioni finali. Ciò consente al pezzo in lavorazione di ritornare naturalmente alla sua forma originale. Successivamente, la pressione può essere aumentata con cautela fino a quando il pezzo non è completamente bloccato, ottenendo l'effetto di lavorazione desiderato. Idealmente, la forza di bloccaggio dovrebbe essere applicata alla superficie di supporto, allineandola alla rigidità del pezzo. Pur garantendo che il pezzo rimanga sicuro, è preferibile utilizzare una forza di bloccaggio minima.
6. Quando si lavorano pezzi con cavità, è consigliabile evitare che la fresa penetri direttamente nel pezzo come un trapano durante il processo. Ciò può portare a uno spazio limitato per i trucioli per la fresa, a un'evacuazione ostacolata dei trucioli e al conseguente surriscaldamento, espansione e deterioramento delle parti. Potrebbero verificarsi fenomeni indesiderati quali distorsioni e rotture dell'utensile. Si consiglia di utilizzare inizialmente una punta di uguale dimensione o leggermente più grande della fresa per eseguire il foro e successivamente utilizzare la fresa per la lavorazione. In alternativa, è possibile generare un programma di taglio a spirale utilizzando il software CAM.
La sfida principale che influenza la precisione della fabbricazione delle parti in alluminio e la qualità della finitura superficiale è la suscettibilità di queste parti alla distorsione durante la lavorazione. Ciò richiede che l'operatore possieda un certo livello di competenza e competenza operativa.
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Orario di pubblicazione: 02 febbraio 2024