Основные правила фрезерования алюминия (часть 1)

Фрезерование алюминия – обширная тема, включающая множество разделов. Это инструменты, процессы, особенности марок сплавов, параметры обработки и многое другое. В этой статье рассматриваются фундаментальные принципы основ фрезерования алюминиевых деталей.

Общие процессы фрезерования алюминия

Технологии обработки алюминия имеют много разных методов, в зависимости от особенностей металла. При этом используются специальные типы режущего инструмента: концевые фрезы, сверла, развертки и т.д. Существует множество технологических процессов, но можно привести самые распространенные:

✅ Фрезерование алюминиевого профиля;
✅ Торцевое фрезерование;
✅ Боковое фрезерование;

Торцевое фрезерование — это процесс, при котором радиальная часть инструмента используется в качестве режущей кромки, оказывающей большее режущее действие. Этот процесс используется для резки плоских поверхностей на заготовке. Важно отметить, что при этом заготовка должна подаваться в направлении, противоположном вращению концевой фрезы.
Таким образом, режущее действие приведет к направленной вниз силе, которая лучше прижмет рабочую часть к столу. Инструмент, используемый для этого процесса, представляет собой торцевые фрезы, специально разработанные для этой цели.

Фрезерование профиля

Профильное фрезерование включает в себя все многоосевые проходки форм в заготовках — плоских или трехмерных. Это основная операция в процессе фрезерования из ее различных подкатегорий. Эти подкатегории включают фрезерование карманов, пазов, трохоидальную обработку, контурное фрезерование и многое другое. Инструмент, используемый для этого процесса: концевые фрезы, при этом они имеют режущую кромку по бокам.

Боковое фрезерование

Боковое фрезерование включает в себя вертикальную резку материала для получения плоской поверхности. Инструмент для этого – боковые фрезы, в которых режущая кромка расположена по периметру цилиндрической фрезы.

Обработка отверстий

Сверление — это создание элементов отверстия на рабочей детали. Эти элементы включают обычные отверстия, отверстия с зенковкой, отверстия с потайной головкой, отверстия с резьбой и точечные отверстия. Свёрла, используемые при выполнении этого процесса – спиральные сверла, перовые сверла, концевые фрезы, развертки, метчики и многое другое.

При обработке каждой марки алюминиевого сплава возникают свои нюансы. Поддающиеся механической обработке сплавы алюминия классифицируются на основе их легирующего элемента. Они оказывают существенное влияние на свойства алюминия – улучшаются его твердость, пластичность и коррозионная стойкость. Эти сплавы имеют разные механические свойства, влияющие на обрабатываемость материала и процесс фрезерования в целом. Различные сорта металлов ещё реагируют на другие параметры и дают разное качество отделки заготовки.

Жёсткость крепления
Одна из вещей, которую необходимо закрепить во время фрезеровки алюминия, — это зажим. Если не сделать это правильно, то произойдут смещения заготовки при фрезеровании. Жесткий зажим рабочих частей поможет обеспечить плавный и последовательный процесс фрезерования. Причины такие:
✅ Снижает вибрацию рабочей части;
✅ Повышает точность обработки;
✅ Предотвращает отклонения инструмента из-за вибрации;

Параметры обработки, заданные в контроллере ЧПУ
Различные параметры являются одним из основных факторов, которые следует учитывать с самого начала процесса фрезерования. Скорость резания и подача по-разному влияют на обработку алюминия. Установка параметров в правильном темпе предотвратит такие проблемы, как плохое качество обработки поверхности, поломка инструмента и вибрация.

Геометрия инструментов
Режущие инструменты при фрезеровании подразделяются в зависимости от их геометрии. Обычно учитываются такие геометрические параметры, как угол наклона спирали, передний угол, ширина площадки, количество канавок, длина канавки, радиус угла.
Для каждой подкатегории фрезерных процессов подходит определенная геометрия инструмента. Например, для чернового фрезерования чистота поверхности не так важна, как зазор для удаления стружки, поэтому подходящим инструментом будет концевая фреза с относительно большим радиусом головки и меньшей канавкой (зазором для стружки). При выборе инструмента для чистовой обработки, в котором необходимо оптимизировать чистоту поверхности, дело обстоит иначе. Выберите инструмент с меньшим количеством канавок с минимальным радиусом закругления.

1. Отложения на кромках режущих инструментов (припайка). Это налипание снижает срок службы инструмента и качество обрабатываемой детали. Проблемы вызываемые им:

✅ Медленная скорость подачи и скорость резания. При столкновении с этой проблемой вновь всплывает важность соблюдения установленных параметров резки. Слишком медленная подача и скорость могут ухудшить режущее действие инструмента и привести к трению между деталью и инструментом, что приведет к образованию наростов на кромках фрезы.
✅ Слипание стружки. Еще одна вещь, которую нужно решить, это сварка стружки; она свидетельствует о неправильном выборе режущего инструмента для этого процесса. Факторами, которые могут вызвать приваривание стружки, являются инструментальные материалы с высоким содержанием кобальта и режущий инструмент без спецпокрытия. Во избежание образования наростов на кромках следует выбрать острый режущий инструмент с покрытием для повышения износостойкости.

2. Вибрация заготовки.

Одной из распространенных проблем, возникающих при обработке алюминия, является вибрация. Она приводит к плохому качеству обработки поверхности и неточности размеров. Ниже приведены краткие рекомендации по устранению этой проблемы:
✅ Жесткость крепления заготовки. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы проверить правильность зажима и обеспечить надежную опору заготовки.
✅ Слишком высокая скорость и быстрая подача. Выход за рамки параметрических значений вызовет нежелательные последствия, такие как смещение заготовки. Важно еще раз повторить о соблюдении установленных норм параметров резки.
✅ Выступ инструмента. Уменьшите выступ из патрона до минимально возможной длины, чтобы избежать ненужных вибраций инструмента во время резки.

3. Плохая отделка поверхности.
Часто при чистовом фрезеровании алюминия трудно добиться идеально правильной поверхности, и для достижения желаемого результата нужно выполнить различные итерации. Ниже приведены некоторые идеи по устранению неполадок, основанные на причинах каждой из них:
✅ Тупой режущий инструмент может привести к плохому качеству отделки поверхности. Чтобы избежать этого, очень важно следить за режущей кромкой инструмента, чтобы затачивать её своевременно Одним из решений будет выбор высококачественных фрез.
✅ Неправильный выбор геометрии режущего инструмента. Как уже упоминалось, геометрия инструмента — важный фактор, который необходимо обязательно учитывать. Неправильная геометрия может привести к перерезанию стружки и плохому отводу стружки. Все это ухудшает внешний вид заготовки. Выбранные инструменты должны иметь больший угол наклона спирали, большее количество канавок и меньший критический радиус при чистовой обработке.