Высокоскоростная фрезерная обработка алюминия.
Алюминий — один из наиболее широко используемых сплавов в современном производстве,он легкий, прочный, долговечный и усто тойчивый к коррозии. Именно поэтому была разработана новая стратегия фрезерования алюминия.
Одним из современных успешных методов фрезерования алюминия на станках с ЧПУ является высокоскоростная обработка. Основное отличие по сравнению с обычным фрезерованием состоит в том, что скорость высокоскоростного фрезерования значительно выше, и с его помощью станок может увеличить подачу резания. Высокоскоростное фрезерование значительно отличается от обычного. Это более продуктивный и инновационный способ производства небольших партий деталей и прототипов. Развивающаяся металлургическая промышленность требует быстрого производства деталей. С каждым годом требования к деталям или ихх прототипам становятся всё выше. Всё больше заказчиков хотят выполнять заказы быстрее. Они также хотят, чтобы эти компоненты имели более высокую точность, чем раньше.
Что такое высокоскоростная обработка?
Первоначально разработанная немецким изобретателем доктором Карлом Салмоном в 1920-х годах, высокоскоростная обработка родилась, когда ее создатель понял, что для конкретного металла заготовки тепло, выделяемое на границе раздела между режущим инструментом и заготовкой, достигает максимума при определенной критической скорости шпинделя.
При обычной фрезерной обработке используется низкая скорость подачи и большие параметры резания, тогда как при высокоскоростной обработке используется высокая скорость подачи и малые параметры резания. По сравнению с обычной фрезерной обработкой высокоскоростная имеет следующие характеристики:
(1) Высокая эффективность
Скорость шпинделя высокоскоростного фрезерования обычно составляет от 15 000 об/мин до 40 000 об/мин, вплоть до 100 000 об/мин. При резке стали скорость составляет около 400 м/мин, что в 5-10 раз выше, чем при традиционной фрезерной обработке. При обработке полостей пресс-форм его эффективность по сравнению с традиционными методами обработки (традиционное фрезерование, электроэрозионная обработка и т. д.) увеличивается в 4-5 раз.
(2) Высокая точность
Точность обработки при высокоскоростном фрезеровании обычно составляет 10 мкм, а некоторая точность даже выше.
(3) Высокое качество поверхности
Поскольку повышение температуры заготовки при высокоскоростном фрезеровании невелико (около 3°С), на поверхности нет метаморфического слоя и микротрещин, а термическая деформация также невелика. Наилучшая шероховатость поверхности Ra составляет менее 1 мкм, что снижает трудоемкость последующей шлифовки и полировки.
(4) Можно обрабатывать высокотвердые материалы.
При высокоскоростной обработке можно фрезеровать сталь твердостью 50-54HRC, а максимальная твердость при фрезеровании может достигать 60HRC.
Одним из современных успешных методов фрезерования алюминия на станках с ЧПУ является высокоскоростная обработка. Основное отличие по сравнению с обычным фрезерованием состоит в том, что скорость высокоскоростного фрезерования значительно выше, и с его помощью станок может увеличить подачу резания. Высокоскоростное фрезерование значительно отличается от обычного. Это более продуктивный и инновационный способ производства небольших партий деталей и прототипов. Развивающаяся металлургическая промышленность требует быстрого производства деталей. С каждым годом требования к деталям или ихх прототипам становятся всё выше. Всё больше заказчиков хотят выполнять заказы быстрее. Они также хотят, чтобы эти компоненты имели более высокую точность, чем раньше.
Что такое высокоскоростная обработка?
Первоначально разработанная немецким изобретателем доктором Карлом Салмоном в 1920-х годах, высокоскоростная обработка родилась, когда ее создатель понял, что для конкретного металла заготовки тепло, выделяемое на границе раздела между режущим инструментом и заготовкой, достигает максимума при определенной критической скорости шпинделя.
При обычной фрезерной обработке используется низкая скорость подачи и большие параметры резания, тогда как при высокоскоростной обработке используется высокая скорость подачи и малые параметры резания. По сравнению с обычной фрезерной обработкой высокоскоростная имеет следующие характеристики:
(1) Высокая эффективность
Скорость шпинделя высокоскоростного фрезерования обычно составляет от 15 000 об/мин до 40 000 об/мин, вплоть до 100 000 об/мин. При резке стали скорость составляет около 400 м/мин, что в 5-10 раз выше, чем при традиционной фрезерной обработке. При обработке полостей пресс-форм его эффективность по сравнению с традиционными методами обработки (традиционное фрезерование, электроэрозионная обработка и т. д.) увеличивается в 4-5 раз.
(2) Высокая точность
Точность обработки при высокоскоростном фрезеровании обычно составляет 10 мкм, а некоторая точность даже выше.
(3) Высокое качество поверхности
Поскольку повышение температуры заготовки при высокоскоростном фрезеровании невелико (около 3°С), на поверхности нет метаморфического слоя и микротрещин, а термическая деформация также невелика. Наилучшая шероховатость поверхности Ra составляет менее 1 мкм, что снижает трудоемкость последующей шлифовки и полировки.
(4) Можно обрабатывать высокотвердые материалы.
При высокоскоростной обработке можно фрезеровать сталь твердостью 50-54HRC, а максимальная твердость при фрезеровании может достигать 60HRC.
Преимущества высокоскоростной обработки алюминия
Благодаря характеристикам HSM фрезерование алюминия очень выгодно во многих неожиданных аспектах. Выбрав стратегию HSM для алюминия вместо обычного фрезерования, вы получите следующие преимущества.
Высокая эффективность
Скорость резания при высокоскоростном фрезеровании может в три раза превышать традиционную. При обработке более мягких алюминиевых сплавов скорость можно даже увеличить вдвое.
Насколько известно, подача обработки является параметром, определяющим производительность всего процесса фрезерования. То есть по сравнению с обычным фрезерованием эффективность высокоскоростной обработки может быть значительно выше. Обрабатываемость алюминия позволяет увеличить скорость вращения шпинделя до 18 000 об/мин и выше.
Такая высокая скорость съема материала делает услуги по обработке алюминия с использованием стратегии HSM алюминия очень выгодным продуктом для автомобильной и аэрокосмической промышленности. В первом случае прототип детали требует большого съема материала, желательно с минимальным количеством настроек фрезерования. Во втором случае много длинных и крупных деталей с глубокими карманами (они должны быть легкими, поэтому большая их часть перерабатывается в набор пересекающихся ребер) и тонкими стенками.
Температура обработки
Исследования показали, что температура резания меняется с увеличением скорости. Вначале по мере увеличения скорости увеличивается и температура. Однако далее температура резко падает. Увеличение скорости резания в конечном итоге лишь немного снизит температуру.
Например, при фрезеровании алюминия на скорости 300-500 об/мин температура может достигать 600-800 градусов. Но, когда мы увеличим скорость до 1200, температура упадет ниже 200 градусов, а температура составляет всего 150 градусов при 1800 м/мин. С этого момента нет смысла увеличивать скорость. Локальная термообработка не вызовет изменения свойств материала в этой зоне. Металлические частицы не будут увеличиваться, а требования к охлаждению намного меньше. Это очевидное преимущество.
Продлить срок службы инструмента
Это кажется странным из-за высокой скорости резки. Поэтому обычно предполагается, что износ инструмента должен быть выше. Однако если сравнить его с количеством материала, срезаемого традиционным фрезерованием, разница очевидна. С точки зрения стойкости инструмента для высокоскоростного фрезерования алюминия – явный победитель.
Вам может быть интересно, что способствует продлению срока службы инструмента? Во-первых, значительно снижается температура резания. Это означает более высокую прочность материала инструмента. Кроме того, при высокоскоростном фрезеровании ширина стружки невелика. Это связано с тем, что, несмотря на увеличение подачи, инструмент вращается быстрее и может срезать более тонкую стружку.
Кроме того, при обработке алюминия одной из основных проблем является то, что он слишком мягкий и прилипает к режущей кромке инструмента во время обработки. Это снижает остроту инструмента и увеличивает силу резания, тем самым сокращая срок службы инструмента.
Высокая эффективность
Скорость резания при высокоскоростном фрезеровании может в три раза превышать традиционную. При обработке более мягких алюминиевых сплавов скорость можно даже увеличить вдвое.
Насколько известно, подача обработки является параметром, определяющим производительность всего процесса фрезерования. То есть по сравнению с обычным фрезерованием эффективность высокоскоростной обработки может быть значительно выше. Обрабатываемость алюминия позволяет увеличить скорость вращения шпинделя до 18 000 об/мин и выше.
Такая высокая скорость съема материала делает услуги по обработке алюминия с использованием стратегии HSM алюминия очень выгодным продуктом для автомобильной и аэрокосмической промышленности. В первом случае прототип детали требует большого съема материала, желательно с минимальным количеством настроек фрезерования. Во втором случае много длинных и крупных деталей с глубокими карманами (они должны быть легкими, поэтому большая их часть перерабатывается в набор пересекающихся ребер) и тонкими стенками.
Температура обработки
Исследования показали, что температура резания меняется с увеличением скорости. Вначале по мере увеличения скорости увеличивается и температура. Однако далее температура резко падает. Увеличение скорости резания в конечном итоге лишь немного снизит температуру.
Например, при фрезеровании алюминия на скорости 300-500 об/мин температура может достигать 600-800 градусов. Но, когда мы увеличим скорость до 1200, температура упадет ниже 200 градусов, а температура составляет всего 150 градусов при 1800 м/мин. С этого момента нет смысла увеличивать скорость. Локальная термообработка не вызовет изменения свойств материала в этой зоне. Металлические частицы не будут увеличиваться, а требования к охлаждению намного меньше. Это очевидное преимущество.
Продлить срок службы инструмента
Это кажется странным из-за высокой скорости резки. Поэтому обычно предполагается, что износ инструмента должен быть выше. Однако если сравнить его с количеством материала, срезаемого традиционным фрезерованием, разница очевидна. С точки зрения стойкости инструмента для высокоскоростного фрезерования алюминия – явный победитель.
Вам может быть интересно, что способствует продлению срока службы инструмента? Во-первых, значительно снижается температура резания. Это означает более высокую прочность материала инструмента. Кроме того, при высокоскоростном фрезеровании ширина стружки невелика. Это связано с тем, что, несмотря на увеличение подачи, инструмент вращается быстрее и может срезать более тонкую стружку.
Кроме того, при обработке алюминия одной из основных проблем является то, что он слишком мягкий и прилипает к режущей кромке инструмента во время обработки. Это снижает остроту инструмента и увеличивает силу резания, тем самым сокращая срок службы инструмента.
Точность высокоскоростной обработки алюминия
Считается, что более высокая скорость подачи ухудшит качество алюминиевой поверхности, поскольку режущая кромка инструмента может идти дальше, и инструмент может вращаться и резать. Как правило, это приводит к более широкой стружке, высоким силам резания и ухудшению качества поверхности. Однако при HSM, несмотря на большую подачу, скорость инструмента выше, поэтому стружка фактически тоньше, чем при обычном фрезеровании. Также, из-за небольшой силы резания вибрация невелика. Все эти функции помогают повысить точность.
Низкий расход СОЖ
Некоторые стратегии HSM для обработки алюминия вообще не используют охлаждающую жидкость. Обработка при 200 градусах практически не требует охлаждающих материалов. Однако при некоторых чрезвычайно точных операциях для улучшения качества деталей по-прежнему используется СОЖ, но её количество гораздо меньше, чем при обычной механической обработке. В некоторых процессах высокоскоростного фрезерования алюминия используется так называемая минимальная смазка. Количество нанесенной охлаждающей жидкости достаточно только для образования пленки, тем самым уменьшая трение и обеспечивая некоторое охлаждение, поэтому необходимое количество охлаждающей жидкости обычно невелико.
Постоянный угол зацепления инструмента
Одной из основных проблем при фрезеровании полости концевой фрезой является придание полости угла. Концевую фрезу необходимо повернуть на 90 градусов, чтобы образовалась полость, при этом разрезаемый ею материал необходимо увеличить вдвое (с обеих сторон полости). Это приводит к локальному увеличению силы резания и очень вредно для срока службы инструмента и точности детали. Однако фрезерование алюминия HSM имеет множество заранее определенных стратегий формирования траектории инструмента, включая постоянный угол зацепления инструмента. Это означает, что при обработке всего окружающего его материала по круговой траектории инструмент постепенно приближается к этому углу. Таким образом, сила резания остается постоянной, а точность остается прежней. Кроме того, можно продлить срок службы инструмента.
Низкий расход СОЖ
Некоторые стратегии HSM для обработки алюминия вообще не используют охлаждающую жидкость. Обработка при 200 градусах практически не требует охлаждающих материалов. Однако при некоторых чрезвычайно точных операциях для улучшения качества деталей по-прежнему используется СОЖ, но её количество гораздо меньше, чем при обычной механической обработке. В некоторых процессах высокоскоростного фрезерования алюминия используется так называемая минимальная смазка. Количество нанесенной охлаждающей жидкости достаточно только для образования пленки, тем самым уменьшая трение и обеспечивая некоторое охлаждение, поэтому необходимое количество охлаждающей жидкости обычно невелико.
Постоянный угол зацепления инструмента
Одной из основных проблем при фрезеровании полости концевой фрезой является придание полости угла. Концевую фрезу необходимо повернуть на 90 градусов, чтобы образовалась полость, при этом разрезаемый ею материал необходимо увеличить вдвое (с обеих сторон полости). Это приводит к локальному увеличению силы резания и очень вредно для срока службы инструмента и точности детали. Однако фрезерование алюминия HSM имеет множество заранее определенных стратегий формирования траектории инструмента, включая постоянный угол зацепления инструмента. Это означает, что при обработке всего окружающего его материала по круговой траектории инструмент постепенно приближается к этому углу. Таким образом, сила резания остается постоянной, а точность остается прежней. Кроме того, можно продлить срок службы инструмента.
