Как да се минимизират заострените ръбове при фрезовани операции с машини за рязане на алуминиеви профили?

Разбиране на механизми за образуване на заострени ръбове при рязане на алуминий

Локализиране на срязването и деформация при излизане при алуминиеви екструзии

При рязането на алуминий често се образуват заострени ръбове (зъбчета), тъй като материала не винаги се откъсва правилно в края на реза. Това, което се случва, всъщност е доста интересно. Когато острието се приближи до ръба на заготовката, остава част от материала, която не е подкрепена. Вместо да се прекъсне чисто, той се деформира пластично, образувайки онези досадни тънки метални гънки, които наричаме заострени ръбове от завиване. Проблемът се усилва поради явление, наречено локализация на срязването. Алуминият не провежда добре топлината, затова цялото топлинно натоварване се концентрира точно в близост до режещия ръб. Това прави метала по-мек и по-склонен към разкъсване. Вибрациите още повече усложняват ситуацията. Някои изследвания показват, че ако амплитудата на вибрациите надхвърли 2 микрометра, височината на заострените ръбове може да се увеличи до 40 %, според данни от Торопов от 2006 г. За отстраняване на тези проблеми машинистите често прилагат техники като фрезоване в посока на напредването (climb milling), при което материала се придвижва към острието, а не се отдалечава от него. Също така помагат и изходните резове с наклон, тъй като намаляват количеството неподдържан ръб. Друг важен фактор е поддържането на остриетата в остро състояние, тъй като тъпите остриета генерират повече топлина по време на работа.

Как сплавта, пластичността, твърдостта и микроструктурата влияят върху типа и размера на заешините

Свойствата на алуминиевите сплави играят основна роля при определяне на начина, по който се образуват заострените ръбове (бурри), както и на техния общ размер. Вземете например високодуктилните сплави като 6061-T6 – те обикновено водят до по-големи завъртени бурри поради интензивното пластично течение по време на рязане. При работа с отжити версии на тази сплав сме наблюдавали дебелина на буррите до около 0,3 мм. От друга страна, по-твърдите сплави като 7075-T651 образуват по-малки бурри, макар че те често са по-остри, тъй като материала има склонност да се разрушава между зърната по крехък начин. Важно е и зърнената структура. Материалите с фини зърна под 50 микрона обикновено имат около 25 % по-малка височина на буррите в сравнение с по-грубите, просто защото срязващото действие протича по-равномерно по повърхността. Друг фактор, който заслужава внимание, са утайките от Mg2Si, присъстващи в сплави като 6061. Те всъщност помагат за устойчивост срещу деформация благодарение на ефекта от дисперсионното упрочняване. При търсенето на начини за минимизиране на буррите по време на операции по рязане на алуминий производителите трябва да балансират функционалните изисквания към материала с неговата чувствителност към образуване на бурри. По-малко легирани сплави, при които съдържанието на кремний е внимателно контролирано, дават най-добри резултати при постигане на гладки ръбове в процесите на машинна обработка на екструдирани профили, което намалява както първоначалното образуване на бурри, така и времето, необходимо за тяхното последващо отстраняване.

Оптимизиране на режещите параметри за намаляване на ръбовете при рязане на алуминий

Балансиране на скоростта на рязане и подаването, за да се потисне образуването на изходни ръбове

Изборът на правилните параметри за подаване и скорост на рязане има голямо значение за контролирането на досадните изходни зауси, без да се намали прекалено производителността. Когато скоростта на подаване стане твърде висока, в изходната зона се наблюдава по-голяма пластична деформация, която води до големи завъртяни зауси — нещо, което всички избягват. От друга страна, ако скоростта на подаване спадне твърде ниско, в една и съща точка се натрупва прекалено много топлина и режещите инструменти се износват по-бързо от допустимото. Някои изследвания установиха, че намаляването на скоростта на подаване наполовина — от 0,2 mm на зъб до 0,1 mm на зъб — намалява образуването на зауси при фрезоване на алуминиев сплав 6061-T6 с около 50 %, според проучване, публикувано миналата година. За по-меки материали като алуминиевата сплав 6063 поддържането на скоростта на рязане в диапазона от 1500 до 2500 SFM (фута в минута) помага да се предотврати увреждането поради упрочняване при обработка, като в същото време осигурява адекватно отвеждане на стружката от зоната на рязане. Намирането на този оптимален баланс между параметрите значително намалява образуването на изходни зауси, без сериозно да повлияе върху темповете на производство — нещо, от което имат нужда производителите, независимо дали произвеждат компоненти или части за авиационна техника.

Контрол на геометрията на реза: ъгъл на влизане на резача, дълбочина на рязане и посока на заешините

Начинът, по който резачът навлиза в материала, и дълбочината, до която реже, имат значително влияние върху вида на образуващите се заешини, посоката, в която сочат те, и дали по-късно могат лесно да бъдат премахнати. Когато резачите имат положителен ъгъл на острие около 10–15 градуса, те обикновено образуват нагоре завити заешини, които не са трудни за почистване след рязането. Ако обаче ъгълът е отрицателен, се получават досадни надолу насочени заешини, които сериозно нарушават правилното съвпадане и функциониране на детайлите. Относно дълбочината на рязане, повечето опитни машинисти препоръчват да не се надвишава 1,5 пъти дълбочината на зъбната джоба на самия резач. Превишаването на този лимит води до натрупване на стружките в джобовете и образуване на множество допълнителни заешини, с които никой не желае да се занимава по време на сглобяване или финишни процеси.

Интегриране на тези методи за рязане с чист ръб на алуминиев профил заедно с охлаждане чрез мъгла значително намалява образуването на заострени ръбове поради разсейване на топлината, която в противен случай омеква алуминия и насърчава формирането на натрупани ръбове.

Избор и поддържане на пилни дискове за ефективно намаляване на заострените ръбове при рязане на алуминий

Оптимизиране на зъбната геометрия, ъгъла на реза и ъгъла на закачане за меки алуминиеви сплави

Лезиетата с върхове от карбид и тризъбър дизайн работят изключително добре при рязане на меки алуминиеви сплави. Алтернативното разположение на тези зъби осигурява гладко рязане на материала, без да се заклещват или да дърпат повърхността. Лезиетата с положителен ъгъл на рязане около 10–15 градуса действително изискват по-малка сила за рязане и генерират по-малко топлина, което означава по-малко следи от инструмента и онези досадни ръбови назъбвания („бурри“), които увреждат готовите детайли. При лепкави сплави като 6063-T5 ъглите на куки над 10 градуса подобряват отвеждането на стружката по време на машинна обработка. По-тънките лезия също имат значение, тъй като създават по-малко триене и по този начин намаляват вероятността от деформация на заготовката. Прилагането на смазващи средства като рязан восък или използването на системи за маслено мъгло предотвратява прилепването на алуминия към зъбите на лезието — явление, което води до деформация при излизане и образуване на онези досадни бурри, с които всички неохотно се занимават след машинната обработка.

Острина на резача, покритие и съвместимост с охлаждаща течност при продължителен контрол на заостренията

Постигането на последователен контрол върху образуването на заусети не зависи от избора на правилното острие при първия поглед. Всъщност това се свежда до това колко добре остриетата се поддържат с течение на времето. Когато остриетата затъпят, те всъщност могат да създават заусети, които са три пъти по-високи, тъй като рязането става неефективно и предизвиква по-голямо триене. Редовната проверка на остротата на остриетата прави цялата разлика. Повечето работилници установяват, че инспекцията след около 150 реза гарантира чист и професионален външен вид на алуминиевите профили. Специалните антипригарни покрития, като доборид на титана, помагат да се предотврати прилепването на алуминия към повърхността на острието, което намалява тези досадни изходни заусети. Изборът на подходящ хладилна течност също има значение. Емулгиращите масла добре се справят с много приложения, макар някои предпочитат синтетични мъгли. Независимо от избраната опция, тя трябва да осигурява надлежаща смазваща способност, без да повреди тези специални покрития или да причини нежелани химически взаимодействия. Правилното прилагане на хладилна течност прави повече от просто охлаждане. То помага за управлението на топлинното натрупване, което омекотява материалите, и предотвратява известния проблем с образуването на наслоения ръб, подпомагайки по този начин по-добре срязващата производителност по време на операциите по рязане.

Настройка на машината и екологични фактори, влияещи върху образуването на заешки уши

Правилната настройка на машината е наистина важна, за да се намалят тези досадни заострени ръбове при рязането на алуминий. Когато детайлите не са правилно стегнати, те обикновено вибрират по време на рязане, което усилва проблема в точката на излизане на резача. Това води до цял спектър от проблеми, включително големи и неравномерни заострени ръбове. Проучвания в промишлеността показват, че тези проблеми, свързани с вибрациите, всъщност могат да удвоят времето, прекарано в допълнителна обработка, в сравнение с добре настроени системи, при които всичко остава неподвижно. Важно е и ъгълът на резача – поддържането му праволинейно с точност около четвърт градус прави цялата разлика. Дори само половин градус отклонение от правилния ъгъл при рязане на алуминиеви профили нарушава равномерността на срязването на материала и води до онези досадни заострени ръбове с навиване. И факторите от околната среда имат значение. Ако температурата се промени с повече от пет градуса Целзий нагоре или надолу по време на рязане, това променя поведението на алуминия по време на процеса. А когато влажността надхвърли 60 %, започваме да забелязваме по-бързо натрупване върху зъбите на резача, особено ако те не са покрити със специално покритие или са смазани само слабо. За производствени цехове, които обработват големи количества екструзии чрез своите машини, контролирането на околната среда около зоната на рязане и монтирането на допълнителни вибрационно-демпфиращи подложки значително подобряват последователността на резултатите и осигуряват минимално образуване на заострени ръбове при всяка операция.

ЧЗВ

Какво причинява образуването на заострени ръбове (зъбчета) при рязане на алуминий?

Заострените ръбове (зъбчетата) се образуват поради неправилно изрязване, когато острието се доближава до ръба на алуминиевата заготовка. Неподдържаният материал се деформира пластично, което води до образуване на заострени ръбове, влияни от натрупването на топлина и вибрациите.

Какви са ефектите от свойствата на сплавта върху типа и размера на заострените ръбове (зъбчетата)?

Сплавите с висока дуктилност могат да образуват по-големи заострени ръбове (зъбчета) поради пластичното течение, докато по-твърдите сплави могат да произвеждат по-малки, но по-остри заострени ръбове (зъбчета). Структурата на зърната и утайките от Mg2Si също оказват влияние върху образуването на заострените ръбове (зъбчетата).

Какви са ключовите параметри на рязането, които намаляват образуването на заострени ръбове (зъбчета)?

Правилното съотношение между скоростта на рязане и подаването, както и контролирането на ъгъла на влизане на острието и дълбочината на рязане, могат значително да намалят образуването на заострени ръбове (зъбчета).

Как може да се оптимизират пилите за рязане на алуминий?

Използването на пили с подходяща геометрия на зъбите, ъгъл на резене и ъгъл на закачане, поддържането на остротата им и прилагането на подходящи охлаждащи течности или покрития могат да помогнат за минимизиране на заострените ръбове (зъбчетата).