نکات کلیدی فرآیند تراشکاری CNC آلومینیوم

هنگام چرخاندن آلومینیوم بر روی یک تراش CNC، چندین نقطه فرآیند حیاتی باید به دقت مدیریت شوند تا از کیفیت، کارایی و ایمنی اپراتور اطمینان حاصل شود. نرمی نسبی و شکل‌پذیری آلومینیوم باعث می‌شود که برش سریع و راحت در مقایسه با فولاد یا تیتانیوم انجام شود، اما همین نرمی مجموعه‌ای از چالش‌های خاص خود را ایجاد می‌کند - که مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به روبان‌های طولانی، پیوسته-مانند تراشه‌هایی که می‌توانند دور ابزار، قطعه کار یا حتی دوک در صورت عدم مدیریت رها شوند، بپیچد. پنج حوزه زیر - انتخاب ابزار، بهینه سازی پارامتر برش، کاربرد مایع خنک کننده، کنترل تراشه و ایمنی عملیاتی - یک سیستم یکپارچه را تشکیل می دهند. اشتباه گرفتن هر یک از آنها باعث ایجاد مشکلات در دیگران می شود، بنابراین باید آنها را به عنوان یک استراتژی واحد و هماهنگ به جای پنج چک لیست مستقل در نظر گرفت.

از آنجایی که آلومینیوم سختی کمی دارد، به جای شکستن تمیز، به صورت پلاستیک تغییر شکل می‌دهد، به این معنی که در طول چرخش، تراشه‌های پیوسته و رشته‌ای تولید می‌کند. به همین دلیل، درج‌های برش اختصاصی آلومینیوم{1}} باید در اولویت قرار گیرند (معمولاً حدود 10 ین برای هر درج قیمت دارند). این درج‌ها معمولاً به‌طور خاص برای مواد غیرآهنی طراحی می‌شوند: هندسه لبه برش تیزتر، صفحه چنگک‌دار بسیار صیقلی و اغلب زاویه چنگک مثبت است که مقاومت برشی و تغییر شکل برشی را در تراشه کاهش می‌دهد. یک صفحه چنگکی صاف تر به ویژه مهم است زیرا آلومینیوم تمایل زیادی به چسبیدن به سطوح ابزار دارد - یک صورت ناهموار یا فرسوده سطح تماس و اصطکاک را افزایش می دهد و باعث تشکیل لبه بالا (BUE) می شود که به نوبه خود باعث تخریب سطح و تسریع سایش ابزار می شود.

الزامات کیفیت لبه به اندازه خود نوع درج مهم است. لبه برش باید همیشه تیز و صاف بماند. یک لبه مات یا بریدگی باعث فشرده شدن و کشیده شدن تراشه به جای بریدن تمیز می شود، که اصطکاک بین تراشه و سطح قطعه کار را افزایش می دهد و خطر خراش سطح، سخت شدن لایه سطحی آلومینیوم و حتی براده شدن لبه تحت بار را افزایش می دهد. اپراتورها باید یک روال بازرسی بصری لبه‌های درج - با بزرگنمایی در صورت امکان - و جایگزینی پیشگیرانه درج‌ها به جای منتظر ماندن برای نمایان شدن عیوب سطح قابل مشاهده روی قطعات، ایجاد کنند. درج‌های کاربید بدون پوشش، صیقلی یا PCD (الماس پلی کریستالی) معمولاً برای آلومینیوم مورد علاقه هستند، زیرا چسبندگی و اصطکاک را که درج‌های فولادی روکش شده- می‌توانند ایجاد کنند به حداقل می‌رسانند.

کنترل سرعت برش (سرعت اسپیندل):سرعت برش توصیه شده بزرگتر یا مساوی 500 متر در دقیقه است (به عنوان یک تبدیل عملی، برای قطر قطعه کار 100 میلی متر، سرعت دوک باید بزرگتر یا مساوی 1500 دور در دقیقه باشد). اصل اساسی این است که سرعت های بالاتر برش نه تنها کارایی حذف مواد را بهبود می بخشد، بلکه باعث شکستگی تراشه از طریق-برشی با سرعت بالا می شود - تراشه به اندازه ای سریع بریده می شود که به جای پیچیدن به یک نوار طولانی پیوسته، شکسته می شود. برعکس، اگر سرعت دوک خیلی کم باشد، عمل برش کند می‌شود، تراشه‌ها کشیده می‌شوند و خطر درهم‌تنیدگی تراشه به شدت افزایش می‌یابد. شایان ذکر است که سرعت بهینه واقعی بسته به آلیاژ آلومینیوم خاص (مثلاً 6061 در مقابل آلیاژهای آلومینیوم ریخته‌گری)، هندسه درج و صلبیت ماشین تا حدودی متفاوت خواهد بود، بنابراین رقم 500 متر در دقیقه باید به‌عنوان یک خط پایه عملی برای تنظیم به جای ثابت مطلق در نظر گرفته شود.

انتخاب عمق برش (-درگیری تک گذر X-محور):عمق برش توصیه شده 3-5 میلی متر در هر طرف است و حداقل عملی آن کمتر از 2 میلی متر نیست. استدلال در اینجا این است که عمق برش به اندازه کافی، نیروی برشی را که بر روی ریشه تراشه اعمال می‌شود، افزایش می‌دهد، که باعث شکستگی تراشه تمیزتر می‌شود. برخلاف شهود، یک عمق بسیار کم برش، تراشه‌های نازک و نرمی را تولید می‌کند که فاقد استحکام برای شکستن خود به خود هستند - این تراشه‌های ظریف در واقع بیشتر مستعد پیچیده شدن و گره خوردن هستند تا براده‌های ضخیم‌تر و قابل توجه‌تر. نرخ تغذیه باید پشت سر هم با عمق برش بهینه شود، زیرا این دو پارامتر به طور مشترک ضخامت تراشه و شکل مقطع-را تعیین می‌کنند، که هر دو به شدت بر پیچش، شکستن یا روبان شدن تراشه تأثیر می‌گذارند.

موقعیت اسپری:مایع خنک‌کننده باید دقیقاً به سمت نوک ابزار هدایت شود، و اطمینان حاصل شود که منطقه برش به‌جای پاشیدن در مجاورت عمومی، به‌طور کامل و مداوم غرق‌شده است.

عملکرد مایع خنک کننده:

خنک کننده:از نرم شدن نوک ابزار در برابر حرارت اصطکاکی جلوگیری می کند، که این امر تمایل مواد به لکه دار شدن یا جوش خوردن بر روی لبه برش را کاهش می دهد.

روغن کاری:اصطکاک بین تراشه و نوک ابزار را کاهش می دهد و خطر خرد شدن لبه ناشی از فشرده سازی تراشه در برابر لبه برش را کاهش می دهد.

تخلیه تراشه:جریان خنک کننده به طور فیزیکی تراشه ها را از منطقه برش دور می کند و از تجمع روی قطعه کار یا ابزار که در غیر این صورت می تواند در عبورهای بعدی تداخل ایجاد کند، جلوگیری می کند.

خطر سرمایش ناکافی:پوشش ضعیف مایع خنک کننده منجر به چسبیدن و بسته شدن مواد در نوک ابزار می شود و در موارد شدیدتر می تواند باعث شکستگی نوک ابزار شود. فراتر از آسیب فوری ابزار، خنک‌سازی ناسازگار همچنین می‌تواند باعث انبساط حرارتی موضعی قطعه کار در حین ماشین‌کاری شود، که به‌طور نامحسوسی بر دقت ابعادی در{1}}ویژگی‌های تحمل سخت - تأثیر می‌گذارد، عاملی که در هنگام تولید اجزای آلومینیومی دقیق باید در نظر گرفته شود. غلظت و سرعت جریان مایع خنک‌کننده نیز باید به‌طور دوره‌ای بررسی و تنظیم شوند، زیرا ماشین‌کاری آلومینیوم اغلب از خنک‌کننده‌هایی که به‌طور خاص فرمول‌بندی شده‌اند (یا افزوده‌شده) برای مقاومت در برابر گرایش طبیعی فلز به سمت گاز و چسبندگی سود می‌برند.

علت اصلی مشکل:از آنجایی که آلومینیوم سختی کمی دارد، نوارهای پیوسته-مانند تراشه‌ها به آسانی در حین چرخش ایجاد می‌شوند که منجر به چندین مشکل پایین‌دستی می‌شود:

خراشیدن قطعه کار:تراشه هایی که در اطراف سطح قطعه کار پیچیده می شوند می توانند سطح ماشین کاری شده تمام شده را خراش دهند.

آسیب به ابزار:فشرده سازی تراشه در برابر لبه برش، سایش را تسریع می کند یا باعث خرد شدن/شکستگی می شود.

خطرات ایمنی:تراشه های بلند می توانند اندام اپراتور را در هم ببندند یا در اجزای ماشین متحرک گیر کنند - با توجه به سرعت تشکیل روبان های آلومینیومی طولانی، یک خطر جدی جدی است.

راه حل ها:

طراحی ابزار:درج هایی با شیارهای شکن تراشه- یا هندسه لبه های تخصصی طراحی شده برای ترویج شکستگی تراشه در حالی که مواد از سطح چنگک جمع می شوند، انتخاب کنید.

تنظیم پارامتر:سرعت های برش بالاتر و عمق برش بیشتر را با برخورد مایع خنک کننده ترکیب کنید تا به شکستن تراشه مطمئن برسید.

مدیریت تخلیه تراشه:اطمینان حاصل کنید که کانال‌های انتقال تراشه شفاف و بدون مانع باقی می‌مانند، و از تجمع تراشه‌ها که می‌توانند دوباره-با ابزار یا قطعه کار تماس بگیرند، جلوگیری می‌کند. در مراحل تولید، مکث دوره‌ای برای پاک کردن ظرف تراشه یا نوار نقاله - به جای اجازه دادن به تراشه‌ها تا زمانی که در حرکت تداخل ایجاد کنند، جمع شوند - به حفظ جریان ثابت تراشه کمک می‌کند و احتمال دوباره-برش- تراشه‌های از قبل تشکیل‌شده را کاهش می‌دهد، که می‌تواند سطح را مختل کند.

حفاظت از تجهیزات:برای جلوگیری از پرتاب شدن تراشه‌ها به بیرون در حین برش با سرعت بالا، دستگاه‌های محافظ/محافظ تراشه را نصب کنید.

حفاظت شخصی:اپراتورها باید از عینک ایمنی و دستکش استفاده کنند تا از تماس تراشه با پوست یا چشم جلوگیری شود. از پوشیدن لباس های بلند یا گشاد در نزدیکی دوک چرخان باید اجتناب کرد.

واکنش اضطراری:اگر درهم تنیدگی تراشه رخ داد، دستگاه باید فوراً متوقف شود و باید از ابزارهای اختصاصی برای پاک کردن گیره استفاده شود - هرگز سعی نکنید تراشه ها را با دست در حالی که دوک در حال حرکت است یا با دست خالی پاک کنید، زیرا تراشه های آلومینیومی با وجود نرمی مواد می توانند به طرز شگفت انگیزی تیز باشند.

هنگام چرخاندن آلومینیوم روی تراش CNC، کیفیت، کارایی و ایمنی به بهینه سازی هماهنگ چهار ناحیه به هم پیوسته بستگی دارد: انتخاب ابزار، پارامترهای برش، کاربرد مایع خنک کننده و کنترل شکل تراشه. هدف اصلی دستیابی به شکستن تراشه مطمئن بدون درهم تنیدگی است. با انتخاب-درج های برش اختصاصی آلومینیومی با لبه های تیز، صاف،-به خوبی حفظ شده، افزایش سرعت برش و عمق برش برای ارتقاء شکستگی تمیز برش و هدف قرار دادن دقیق مایع خنک کننده در ناحیه برش، ماشین آلات می توانند در عین حفظ ایمنی اپراتور، هم کارایی ماشینکاری و هم کیفیت سطح را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند. از آنجایی که این متغیرها بر هم اثر می‌گذارند - تغییر در عمق برش بر ضخامت تراشه تأثیر می‌گذارد، که بر چگونگی رسیدن مایع خنک‌کننده به نوک ابزار تأثیر می‌گذارد، که بر سایش ابزار تأثیر می‌گذارد و در نتیجه بر وضوح لبه تأثیر می‌گذارد - بهترین تمرین این است که تنظیم پارامتر را به عنوان یک فرآیند تکراری در نظر بگیریم: هر بار یک تنظیم انجام دهید، به جای اینکه شکل تراشه و پرداخت سطح را مشاهده کنید، و بر اساس آن تغییرات متغیر چندگانه را اصلاح کنید.