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Preguntas frecuentes sobre el mecanizado CNC y el torneado de piezas pequenas de aluminio

Resumen:
Este documento analiza los problemas de sujeción, procesos de mecanizado y el rendimiento de corte de pequeñas piezas de aluminio en el procesamiento. A través de este tiempo, resolviendo los problemas en el procesamiento de aluminio, hemos ganado mucha experiencia y hemos recibido buenos beneficios económicos.
Palabras clave: piezas pequeñas de aluminio, herramientas, accesorios, refrigerante
I. Introducción

La alúmina se redujo al aluminio por electrólisis en el laboratorio en 1808 y se utilizó como material de construcción en la aguja del Monumento a Washington en los Estados Unidos en 1884. La densidad del aluminio puro es pequeña (ρ = 2,7 g / m3), que es aproximadamente 1/3 de la del hierro y su punto de fusión es bajo (660 ° C). El aluminio es una estructura cúbica centrada en la cara, tiene una plasticidad muy alta (δ: 32 ~ 40%, ψ: 70 ~ 90%), es fácil de procesar y se puede hacer en varios perfiles y placas. La resistencia a la corrosión es buena; sin embargo, la resistencia del aluminio puro es muy baja, y el valor de anb del estado de recocido es de aproximadamente 8 kgf / mm2, por lo que no es adecuado como material estructural. A través de prácticas de producción a largo plazo y experimentos científicos, las personas han fortalecido gradualmente el aluminio mediante la adición de elementos de aleación y el uso de métodos de tratamiento térmico, formando así una serie de aleaciones de aluminio. La aleación formada mediante la adición de ciertos elementos puede mantener una alta resistencia mientras mantiene las propiedades del aluminio puro, y los valores de σb pueden alcanzar de 24 a 60 kgf / mm2, respectivamente. Esto hace que su "resistencia específica" (la relación de resistencia a la gravedad específica σb / ρ) supere a muchos aceros aleados y se convierta en un material estructural ideal. Es ampliamente utilizado en la fabricación de maquinaria, maquinaria de transporte, maquinaria e industrias aeroespaciales.

Las aleaciones de aluminio se pueden dividir en aleaciones de aluminio deformadas y aleaciones de aluminio fundido por métodos de procesamiento. La aleación de aluminio deformada se divide en aleación de aluminio no tratable térmicamente y aleación de aluminio tratable térmicamente.
El tipo no tratable térmicamente no puede mejorar las propiedades mecánicas mediante tratamiento térmico, solo se puede lograr mediante el procesamiento de deformación en frío, principalmente incluye aluminio de alta pureza, aluminio de alta pureza industrial, aluminio puro industrial y aluminio resistente a la corrosión.
Las aleaciones de aluminio tratables térmicamente se pueden mejorar en propiedades mecánicas por temple y envejecimiento y otros métodos de tratamiento térmico. Se puede dividir en aluminio duro, aluminio forjado, aluminio súper duro y aleaciones especiales de aluminio.

De lo anterior se desprende que los métodos de procesamiento en frío de aluminio se utilizan con más frecuencia: fundición, laminado en frío, estirado en frío, forjado en frío, extrusión en frío, estampado, etc.
En el trabajo de producción real, a menudo también nos encontramos con algunos de los procesos de corte de aleación de aluminio, tales como: torneado, taladrado, mandrinado, fresado, cepillado, brochado y aserrado.
En segundo lugar, la aparición del problema
En 2008, nuestra fábrica fabricaba el producto S3GA-004 de bajo volumen para los clientes. Su material es aleación de aluminio y el grado de aleación es 1100.
La estructura de las partes se muestra en la figura a continuación (Figura 1):

Torneado de piezas pequeñas de aluminio
Al seleccionar los métodos de procesamiento convencionales de la fábrica, han surgido tres problemas durante el proceso:
1, piezas de aluminio deformadas fácilmente durante el proceso;
2. No hay un accesorio especial, solo se puede procesar un lado a la vez, y la eficiencia es baja;
3, fenómeno de cuchillo fácil de pegar.

En tercer lugar, encuentre la causa del problema y el análisis y la resolución
Basado en la pieza de trabajo, el material de aleación de aluminio tiene un alto grado de ductilidad. Algunas partes de la máquina a menudo se mecanizan en varios grados de deformación debido a tensiones internas, corte de calor y los efectos de la fijación. Los métodos que deben tomarse para garantizar la calidad de formación de la pieza y controlar la deformación son:

(1) En el proceso de fresado, ya sea en fresado en bruto o fresado fino, la pieza debe procesarse de forma simétrica y girarse repetidamente para que las tensiones en ambos lados se liberen uniformemente.
(2) Cuando los dos lados de la pieza tienen un acabado áspero, se dejan durante varias horas (generalmente 48 H) para un envejecimiento natural, de modo que la tensión residual pueda liberarse por completo y luego procesarse.
(3) Cuando la pieza se muele en un lado, intente tomar un pequeño margen y múltiples pasadas.
(4) Debido a la alta resistencia y dureza del material, se debe controlar la profundidad de la cuchilla y se garantiza una refrigeración suficiente durante el corte para evitar la deformación de la pieza debido al calor del corte. Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta la dureza de la plantilla.


He tomado las siguientes medidas en respuesta a las piezas procesadas actualmente:
Si se conoce la forma de la pieza, el procesamiento de simetría tiene poco efecto en su forma, porque la parte media de esta parte (en la vista principal de la figura 1) es una cavidad abierta, y es posible adoptar el método general de corte de anillo isométrico desde el interior hacia el exterior. Por lo tanto, no es necesario programar deliberadamente el procesamiento de simetría. En el envejecimiento natural, por ejemplo, la precisión de las piezas no es tan alta, por lo que si el tiempo es suficiente, se puede utilizar el tratamiento de envejecimiento natural. En el fresado de una cara, para mejorar la eficiencia de mecanizado y tener en cuenta la precisión de las piezas, por lo tanto, solo cuando termino de mecanizar, uso una pequeña tolerancia y más cuchilla. Después del corte de prueba, las dimensiones cumplen completamente los requisitos de los dibujos.



Debido a que la pieza de trabajo es demasiado pequeña y el material es blando, determino la causa de la deformación de la pieza de trabajo según la experiencia:
1. Las mordazas de la prensa son mucho más duras que las piezas de trabajo y es más fácil pellizcar la pieza de trabajo.
2. Los operadores no tienen una buena comprensión de la fuerza del accesorio. Por lo tanto, decidí usar un material más blando para sujetar la pieza de trabajo. En general, los materiales comúnmente utilizados en mi fábrica incluyen cobre, aluminio, acero, hierro y otros metales comunes. De acuerdo con las condiciones existentes de la fábrica, decidí usar aluminio debido al precio relativamente bajo del aluminio en comparación con el cobre.
Los principios que deben seguirse en la instalación de partes y accesorios son:

(1) Cuando el volumen de procesamiento de piezas no es grande, debe intentar usar accesorios combinados, accesorios ajustables y otros accesorios universales para acortar el tiempo de preparación de la producción y ahorrar costos de producción;
(2) Considere el uso de accesorios especiales en la producción por lotes y busque una estructura simple;
(3) La carga y descarga de piezas debe ser rápida, conveniente y confiable para acortar el tiempo de pausa de la máquina herramienta; Cada componente del dispositivo no debe interferir con el mecanizado de cada superficie del componente, es decir, el dispositivo debe estar abierto para su colocación, y los componentes del mecanismo de sujeción no deben afectar la herramienta de corte en el proceso (como colisiones, etc.). etc.).
En resumen, elegí usar dos aleaciones de aluminio y fresarlas en prensas y mandíbulas para reemplazar las mandíbulas rígidas existentes. Junto con consideraciones de producción en masa, es claramente posible aumentar la eficiencia del trabajo sujetando múltiples piezas de trabajo a la vez. Por lo tanto, cuatro ranuras más largas se fresan en las dos mordazas de aluminio, de manera que se pueden sujetar múltiples piezas a la vez. Se crea un accesorio simple como se muestra a continuación:
Accesorio simple


La ranura de la derecha se utiliza para procesar la vista principal en la Figura 1, y su parte posterior, demasiado sujeta en el tamaño es más difícil de controlar. Por lo tanto, la ranura se puede sujetar tres veces a la vez, y la ranura derecha es dedicado al lado (es decir, la vista superior de la Figura 1). En el minutero, elegí fijar la mandíbula interna en la pinza: la intersección de la ranura 2 y la superficie extendida del lado (es decir, los dos puntos A y B en la figura anterior), que es fácil de modificar y estable. Después del segundo procesamiento de prueba, los productos obtenidos pueden cumplir los requisitos de los dibujos, y el efecto de sujeción se muestra en los siguientes dos diagramas (Figura 2, Figura 3):
Efecto de sujeción Efecto de sujeción 1

Existen varios motivos por los cuales el fenómeno Sticky knife ocurre durante el procesamiento:
1, la dureza del material es demasiado grande;
2, el desgaste de la herramienta es más serio;
3, el enfriamiento no es suficiente;
4, si la velocidad y alimentar por completo.
Debido a las condiciones de la fábrica, comencé a usar herramientas HSS normales en lugar de herramientas especiales para aleaciones de aluminio. Estas herramientas son relativamente pobres en términos de viruta de aluminio y pueden causar fácilmente virutas de aluminio pegajosas. También uso líquido de corte de uso general BD-G101 para refrigerante.
Los factores anteriores se analizan de la siguiente manera:

Debido al menor punto de fusión del aluminio, si el enfriamiento no se realiza lo suficiente, permitirá un confinamiento parcial durante el procesamiento y se adherirá a la herramienta de corte, lo que dará como resultado un borde acumulado. Reduce en gran medida la calidad de la superficie de la pieza de trabajo. cambiará la forma del filo y, finalmente, dará lugar a astillado de vanguardia o fenómeno de cuchillo pegajoso.

Más tarde, cambié para usar el fluido de corte especial de aluminio STC-X407 de la marca Jiejie, que aumentaba el flujo del fluido de corte y mejoraba el efecto de enfriamiento. Las piezas de aluminio son relativamente suaves y no parece ser un problema usar cuchillas HSS baratas. Después de una cuidadosa observación y encontró que no es cierto, cuchillo blanco es muy fácil de usar, la durabilidad no es alta, en contraste herramientas de corte de carburo cementado recubiertas herramientas de aleación, herramientas de corte de cermet tienen muchas ventajas, tome la herramienta de carburo más comúnmente utilizada, la dureza a temperatura ambiente hasta 89-94HRA, resistencia al calor de 800-1000 ° C, las herramientas de corte de carburo permiten una velocidad de corte de 5 a 10 veces mayor que las herramientas HSS. Sin embargo, su baja resistencia a la flexión es de 1/2 a 1/4 de la del acero de alta velocidad, y su resistencia al impacto es varias veces menor que la alta velocidad.
A partir de los datos anteriores, se puede ver que el uso de herramientas de corte de aleación en el procesamiento de materiales relativamente blandos como el aluminio tiene ventajas considerables tanto en términos de precisión de procesamiento como de durabilidad. Aunque el precio es más caro, pero en términos de producción en masa, debido a la durabilidad relativamente alta de la herramienta, el costo promedio por pieza de trabajo es menor que el costo de mecanizado con herramientas rígidas de alta velocidad. Se puede decir que el costo se reduce hasta cierto punto y la calidad del procesamiento está mejor garantizada.
Teniendo en cuenta los aspectos de calidad y costo, en los comentarios a los líderes, el uso de herramientas especiales de corte de carburo de aleación de aluminio; Debido al uso de herramientas de mayor dureza, el método de procesamiento debe cambiarse en consecuencia. Utilizo el método de procesamiento de alimentación rápida de alta velocidad. En términos de alimentación y velocidad, debido a que no es una máquina de alta velocidad, la velocidad general se otorga al S5000. Dado que la herramienta es pequeña en términos de la alimentación es de aproximadamente F400, de acuerdo con las condiciones reales de procesamiento, ya que el equipo de operación autoajustable.


En cuarto lugar, el efecto de la resolución de problemas
Mediante la mejora de los accesorios y la sustitución de herramientas y refrigerantes, se ha mejorado significativamente la eficiencia de producción y la calidad de los productos. La producción aumentó de aproximadamente los 40 minutos originales a 25 minutos, y la tasa de rechazo cayó del 20% original al 4%. Costos de producción muy reducidos para la fábrica y lograron buenos beneficios económicos.

Cinco. Conclusión
A través de este procesamiento de aluminio S3GA-004, hemos acumulado una gran cantidad de experiencia valiosa en el procesamiento de aluminio. Ha contribuido en gran medida a la reducción de los costos por parte de las empresas, y con el rápido desarrollo de la nueva economía nacional, las tecnologías de procesamiento avanzadas han seguido surgiendo. Bajo el rápido avance de la ciencia y la tecnología, solo trabajando duro para aprender nuevos conocimientos, investigando seriamente nuevos problemas e innovando continuamente, podemos sentar una base sólida para el trabajo futuro.
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