Фрезеровка алюминия на станке с ЧПУ: Секреты и техники

  Алюминий и его сплавы являются популярным материалом в различных отраслях промышленности из-за их экологических свойств и характеристик эксплуатации.

1. Минусы и плюсы обработки алюминия на фрезерном станке
2. Тонкости режимов фрезерования
3. Высокоскоростная обработка алюминия (ВСО)
4. «Гладко было на бумаге…»
5. Тонкости фрезерования алюминия на станке с ЧПУ
6. Выводы

  Существует распространенное заблуждение о том, что алюминий легко поддается обработке. Однако для достижения этой "легкости" требуется применение современного высокоточного оборудования и соответствующих профессиональных навыков оператора.

Плюсы и минусы обработки алюминия на фрезерном станке

  Высокая пластичность алюминия является его преимуществом, однако при фрезеровке это свойство может стать причиной повреждения заготовки, таких как вмятины, царапины и другие дефекты, которые заметны на готовой продукции. Испортить металлическую заготовку возможно даже на этапе ее закрепления на рабочем столе.

  Поэтому рекомендуется закреплять алюминиевые заготовки с использованием специальных вакуумных столов, а не механическими прижимами. Это особенно важно при гравировке или нанесении изображений на тонкую и сверхтонкую фольгу, которую невозможно механически закрепить.

Из-за высокой вероятности дефектов на заготовке алюминий чувствителен к малейшим вибрациям станка и обрабатывающего инструмента. При ошибочном выборе режима фрезерования или использовании неправильно закрепленных инструментов поверхность реза может быть замятой, что приведет к браку детали.

Тонкости режимов фрезерования

  Пластичность алюминия, в отличие от распространенного мнения, не делает его легкообрабатываемым материалом при любых условиях фрезерования, включая экстремальные режимы.

  Даже при умеренных скоростях фрезерования существует высокий риск забивания фрезы металлической стружкой, что может привести к поломке инструмента.

  Чтобы избежать подобных ситуаций, необходимо:

• использовать "правильные" фрезы с соответствующим числом зубьев и канавок;
• применять смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ);
• тщательно подбирать режимы фрезерования.

  Все эти меры требуют строгого следования рекомендациям производителей станков и инструментов.

  Кроме того, важно учитывать, что термин "алюминий" охватывает широкий спектр сплавов на его основе, каждый из которых может требовать особых методов обработки.

Например, "мягкий" алюминий и дюралюминий требуют различных режимов обработки, учитывая требования к качеству готовой детали и характеристики используемого оборудования.

Высокоскоростная обработка алюминия (ВСО)

  Высокоскоростная обработка алюминия (ВСО) является популярным и одним из наиболее простых способов обработки этого материала. Установленная фреза, удаляя слой металла заданной толщины, придает заготовке необходимую форму и размеры.

  Применение современных моделей станков с числовым программным управлением (ЧПУ) обеспечивает гарантированное выполнение обработки с максимальной точностью, включая создание 2D или 3D рельефов любой сложности. Все изображения обрабатываются детально и четко.

Экономическая эффективность различных технологий может существенно различаться, и в настоящее время высокоскоростная обработка является наиболее эффективным способом обработки алюминиевых заготовок. Это обусловлено тем, что высокие обороты шпинделя могут сочетаться с возможностью увеличения глубины реза. Например, для стали этот параметр остается неизменным.

  В некоторых ситуациях более экономичным может быть производство одной детали с большим количеством отходов, чем изготовление нескольких деталей из того же объема материала. Это объясняет популярность высокоскоростной обработки алюминия.

«Гладко было на бумаге…»

  Привлекательность тандемной технологии ВСО (высокоскоростной обработки) в сочетании с увеличенной глубиной реза незаслуженно скрывает свою "ложку дёгтя" - проблему возникновения вибраций. Это явление неизбежно и крайне нежелательно. Борьба с ним традиционными методами оказывается бесполезной. Даже обеспечение высокой жесткости четырехзвенной системы, включающей станок, приспособление для фиксации, обрабатывающий инструмент и заготовку, оказывается недостаточным.

  Необходимо обязательно учитывать гармонический закон, в соответствии с которым колеблется фреза и шпиндель. Проще говоря, кроме статических характеристик, необходимо учитывать и динамические характеристики возникающих вибраций.

Например, теоретические и практические исследования показывают, что для наилучшей обработки деталей из алюминия методом ВСО лучше всего использовать концевую фрезу с тремя спиральными канавками. Увеличение количества канавок снижает эффективность удаления стружки из-за уменьшения сечения каждой канавки пропорционально росту их числа.

  Однако уменьшение числа канавок до двух также не подходит, так как это приводит к росту нежелательных гармоник. Это объясняется тем, что частота колебаний фрезы перестает совпадать с числом ударов, совершаемых парой режущих кромок по детали (при частоте вращения шпинделя, достигающей 20000 оборотов в минуту).

  Оптимальную скорость вращения шпинделя можно определить с помощью специализированных программных продуктов, которые позволяют оценить тональность собственных колебаний устройства. Для этого используется микрофон специальной конструкции, подключенный к компьютеру, который "слушает" систему станок - инструмент.

Тонкости фрезерования алюминия на станке с ЧПУ

  Фрезерование алюминия на станке с ЧПУ требует особого внимания к режимам обработки. Предельные значения режимов реза для алюминия существенно отличаются от тех, которые применяются для пластика или дерева. Выход за эти пределы может привести к быстрому износу режущего инструмента и снижению качества обработки.

  Важно помнить о высокой вероятности забивания канавок стружкой, что может привести к браку детали. Следуя нескольким простым рекомендациям, можно избежать подобных проблем:

1. Не спешите при выполнении работ и следуйте рекомендациям производителя станка относительно параметров обработки, таких как величина подачи, глубина реза и скорость выполнения.

2. Для получения максимальной точности используйте калькулятор для расчета скорости подачи. Учитывайте параметры, такие как минимальные значения числа оборотов шпинделя, адаптация под различные типы фрез и другие.

3. Работайте с фрезами, имеющими износостойкие покрытия, такие как диборид титана (TiB2).

4. Отдавайте предпочтение инструменту меньшего диаметра, так как это позволяет подходить к максимальным скоростям вращения шпинделя.

5. Удаляйте стружку из рабочих областей своевременно, чтобы избежать ее налипания и перегрева инструмента.

6. Контролируйте глубину реза и обеспечивайте бесперебойную смазку, используя смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

7. При недостаточной скорости перемещения шпинделя по осям X и Y используйте фрезы с минимальным числом зубьев и широкими канавками для удаления стружки.

Вывод:

Не допускайте работы станка на предельных мощностях, чтобы избежать проблем. ЧПУ станки линейки RealSteel представляют собой отличный выбор для предприятий, планирующих фрезеровку алюминиевых заготовок.