Как обрабатывать алюминий: Все, что вам нужно знать! [часть 2 из 2]

Алюминий – один из самых популярных металлов, из которого изготавливают множество разнообразных деталей. Он легкий, прочный, не поддается коррозии, к тому же, легко обрабатывается. К механической обработке обычно относят все процессы обработки резанием: токарную обработку, фрезерование, строгание, сверление, пиление и т. д. Поскольку различных алюминиевых сплавов довольно много, то они могут иметь различные характеристики механической обрабатываемости. Разобраться во всём этом вам поможет данная статью.

Первую часть данной статьи вы можете найти в нашем блоге по ссылке. Примечание: данная статья является переводом.

Многие операторы просто используют 1000 SFM для расчета оборотов. Если вы так сделаете, то на самом деле вы не будете работать быстрее, чем все остальные.

Честно говоря, это обычно то, что рекомендуется для большинства фрез. 1000-1500 SFM - это совершенно нормальная скорость для работы шпинделя. Однако при слаженном тестировании вы можете достичь скорости в 3 раза выше. Подробнее об этом позже.

Скорость подачи - вот где многие трусят. Если вы подаете концевую фрезу диаметром 1/2″ со скоростью всего 0,003″ на зуб, вы просто теряете время. Для производства нужно подавать не менее 1% от диаметра фрезы на зуб. Это означает, что торцевую фрезу 1/2″ нужно подавать не менее 0,005″ на зуб. При стабильной настройке и коротком инструменте можно даже удвоить этот показатель.

Единственное исключение из этого правила-когда вы работаете с небольшими инструментами, такими как 1/8″ или меньше. Очистка от стружки может стать проблемой, а это означает, что вам придется снизить скорость для более тонкой стружки.

В конце концов, мощность шпинделя и обороты в минуту должны быть основным фактором, замедляющим черновую обработку алюминия на большинстве станков для деталей среднего размера.

Это действительно то, что отделяет новичков от мастеров на арене фрезерования алюминия. Алюминий можно резать на очень высоких скоростях, но ваши инструменты должны быть в состоянии справиться с этим.

Вообще говоря, все, что превышает 10 000 об/мин, должно быть хорошо сбалансировано. На инструментах указаны номиналы балансировки, поэтому подбирайте их соответствующим образом.

Это само собой разумеется, но если вы ударите инструмент в станке, он больше не будет сбалансирован. Также не забывайте, что балансировать нужно весь инструмент в сборе. Если у вас есть цанговый патрон ER, рассчитанный на 20 тыс. об/мин, но вы установили расточную головку, то номинал цанги ничего не значит.

Это также верно, когда речь идет об определении точности фрезы. Многие рабочие совершенно не обращают на это внимания, но твердосплавные концевые фрезы на самом деле имеют рейтинг посадки хвостовика. Это может иметь большое значение при использовании некоторых видов резцедержателей, например, гидравлических. Более плотная и точная посадка означает лучшую балансировку, лучший срок службы инструмента и более долговечный шпиндель.

Помимо балансировки инструментов, которые не разрушат ваш шпиндель на высоких оборотах, проверка колебаний - это действительно потрясающее преимущество при обработке алюминия. Поскольку алюминий такой маслянистый, вы можете резать его на очень высоких скоростях.

Гармонические испытания помогут вам найти резонансные частоты инструментов и определить оптимальные скорости и подачи. Если частота резания нарушена, инструмент начнет вибрировать, как скрипичная струна, и у вас будут все основания уйти домой раньше времени.

Найти оптимальное соотношение частоты инструмента и числа оборотов - очень важно. Это может увеличить число оборотов с 7 000 об/мин до 22 000 об/мин с соответствующими скоростями подачи.

Если вы попытаетесь сделать это без системы тестирования, вы гарантированно разнесете свои инструменты на миллион острых кусочков от безумных колебаний, которые получаются, когда вы немного отклоняетесь.

В одной мастерской, где я работал, тестирование метчиков позволяло нам работать концевыми фрезами 3/4″ с длиной калибра 10″ на скорости около 22 тыс. об/мин и 700 IPM. Иногда мы могли работать быстрее.

Эти системы не дешевы, и вам, очевидно, нужен фрезер, способный работать с такой высокой производительностью. Однако, когда у вас будет такая возможность в цехе, вы будете далеко впереди конкурентов из общего машиностроительного цеха.

Для большинства задач при фрезеровании алюминия я добился наибольшего успеха с помощью старомодной агрессии для получения хороших показателей материала. Такие вещи, как чистовое фрезерование, в большинстве случаев являются пустой тратой времени, за исключением тех случаев, когда вы работаете очень маленькими фрезами в стесненных геометрических условиях.

Основная причина этого заключается в том, что станки часто не могут поддерживать очень высокие ускорения и замедления, необходимые для того, чтобы действительно использовать преимущества утончения стружки при торцевом фрезеровании. Вы не можете заставить 1000-фунтовый стол вращаться с быстротой 1200 IPM.

Использование традиционных параметров, таких как полная ширина и глубина реза 1/2xD, обычно лучше работает в реальной жизни при обработке алюминия.

Вот список общих операций, которые вам придется выполнять при обработке алюминия, а также несколько советов, которые помогут вам в этом.

Если вы собираетесь использовать фрезу с гильзой, обязательно выбирайте очень агрессивный угол наклона и полированные пластины. Ваша обработка будет потрясающей, и вы сможете действительно увеличить число оборотов.

Это то, что многие делают неправильно. Если вы переступаете через половину диаметра фрезы и половину вниз, вы совершаете ошибку по двум причинам:

1. Резак может выдержать больше. Идите почти на всю ширину. Я использую 95% плоской поверхности фрезы. Причина в том, что в углах фреза все равно будет утоплена. Это означает, что вам придется замедлить подачу, чтобы инструмент не разорвался в угловых участках. Если вы выйдете на все 100%, вы можете получить бумажные пластины между траекториями инструмента из-за отклонения фрезы и материала.
2. Шаг 50% ужасен для гармоник при черновой обработке с приличной скоростью. Удар инструмента о заготовку происходит в самом неблагоприятном месте, врезаясь в каждый зуб. Даже переход к инструменту с шагом более 65% приведет к заметному уменьшению дребезжания.

Еще один совет - использовать фрезу диаметром чуть меньше внутреннего радиуса выемки. Если вы используете концевую фрезу диаметром 1/2″ для вырезания выемок радиусом 1/4″, вы будете иметь тенденцию строгать углы с колебаниями, когда инструмент меняет направление. На высоких скоростях инструмент не меняет направление мгновенно, что означает, что инструмент разгружает давление резания. Это и вызывает эти стрекочущие звуки.

Обычно я спрашиваю, могу ли я изменить размер этих радиусов до 0,265″ для получения чистых углов. Это уменьшает контакт инструмента с геометрией детали. Станок также способен обрабатывать закругленный поворот на более высоких скоростях. Вспомните автомобиль на гоночной трассе. Если поворот острый, машина замедляется. Если радиус поворота больше, машине не нужно снижать скорость.

Это позволит устранить дребезжание в углах, которое делает ваши детали хуже, чем они могли быть.

Для выполнения очень глубоких пазов есть два варианта, которые хорошо работают: либо использовать трохоидальное фрезерование для уменьшения отклонения фрезы и колебаний, либо использовать концевую фрезу с коническим хвостиком.

Лично я предпочитаю торцевые фрезы с коническими хвостовиками, так как инструмент значительно прочнее, и вы не получаете никаких потерь при движении инструмента вперед-назад. Глубокое пазовое фрезерование - это один из тех случаев, когда часто имеет смысл использовать специализированный инструмент.

Для мелких пазов (4xD и менее) не нужно ничего особенного.

Самое главное использовать острые сверла.

Твердосплавные сверла - не всегда выход; на самом деле нет смысла использовать дорогое твердосплавное сверло, если у вас нет оборотов шпинделя или объема производства, чтобы это оправдать.

В общем, просто используйте сверло с углом 135 градусов, и все будет в порядке. Если на кончике сверла есть паутинка, то в процессе резания будет выделяться много ненужного тепла.

Метчики общего назначения технически работают, но метчики, предназначенные специально для алюминия, значительно надежнее. Они имеют более агрессивный угол наклона, что означает более чистые срезы и меньший нагрев.

Кроме того, не бойтесь иногда увеличивать число оборотов. Если вы никогда не превышаете 200 об/мин на своих станках, вы просто теряете время.

Конечно, некоторые станки просто старые и давно обходились без тех. обслуживания, у них может быть слишком большой люфт, чтобы резать быстрее. Однако на таких станках вы все равно не сможете конкурировать с предприятиями в которых установлены новые станки.

Суть в том, что резать алюминий легко, не тратьте на это время.

В этом нет особого секрета, главное высокие обороты. Использование чистового инструмента с бритвенной остротой, высокой спиралью и очень агрессивным углом наклона также поможет вам получить супер блестящую поверхность.

Однако стоит отметить одну вещь: не стоит тратить время на то, чтобы сделать деталь красивее, чем она должна быть. Иногда вы просто хотите сделать клиента счастливым и произвести на него впечатление, но помните, что есть разница между блеском и высоким Ra.

Действительно стоит сделать расчеты чистоты поверхности, чтобы определить максимальную скорость подачи для чистовых резов. Я обычно делаю расчеты, а затем отступаю примерно 10% от этой величины, чтобы перестраховаться. Если вы перейдете эту грань, вы будете ошибаться в половине случаев.

Никогда не режьте алюминий без смазочно-охлаждающей жидкости. Парни, которые делают это на YouTube, делают это так, только для того, чтобы вы могли видеть, что происходит. В реальной жизни (и за кулисами) фрезы взрываются, когда они закупориваются из-за расплавленного алюминия, скапливающегося на кромке.

Многие компании скажут вам, что тип СОЖ имеет огромное значение для таких вещей, как срок службы инструмента и качество обработки поверхности. Так ли это?

Отчасти, на самом деле, единственный раз, когда я действительно видел заметную разницу, это когда все остальные факторы были подобраны идеально.

Вот важные параметры, на которые надо учесть для улучшению процесса обработки:

1. Параметры резания - шаг вперед / шаг вниз, скорость подачи, число оборотов в минуту, траектория инструмента.
2. Геометрия режущего инструмента - подходящая для алюминия и типа операции (черновая обработка, чистовая обработка и т.д.) - угол спирали, марка твердого сплава, количество канавок и т.д.
   
3. Покрытие/финишная обработка фрез.
4. Охлаждающая жидкость.

Ну вот, в общем-то, и все. Конечно, можно узнать еще много интересного о резке алюминия, что позволит вам обойти конкурентов, но это статья, а не электронная книга. В конечном итоге, если вы действительно хотите преуспеть в работе с алюминием, вам нужно будет провести несколько собственных экспериментов.