Почему фреза забивается алюминием

10 полезных советов по резке алюминия на станках с ЧПУ

Чаще всего в интернете можно встретить статьи о работе на станках с ЧПУ по дереву или пластику, тем не менее хорошему станку по зубам и алюминий. Главное знать, как правильно с ним работать.
Есть несколько принципиально важных отличий в работе по алюминию от работ по дереву или пластмассам, о которых необходимо помнить. Во-первых, пределы оптимального режима резки у алюминия гораздо у?же. При выходе за пределы оптимального режима фрезы начинают изнашиваться гораздо быстрее, а поверхность оставляет желать лучшего. Также надо иметь в виду, что алюминий и его сплавы так и норовят забить наглухо канавки вашего режущего инструмента. Когда стружка полностью забьёт вашу фрезу, она перестанет резать металл, а при подаче инструмент просто будет давить на заготовку, что приведёт к его поломке. Даже если изначально работа по алюминию может показаться сложной задачей, обрабатывать его можно практически на любом станке с ЧПУ. В данной статье рассмотрим 10 полезных советов, которые позволят проводить работы правильно и безопасно.

1. Не торопиться.

Несмотря на то, что станок с ЧПУ может обрабатывать различные металлы, это не самый подходящий инструмент для производства крупногабаритных изделий, например, больших запчастей для автомобиля. Для качественной резки нужно работать не спеша, просто разрешив машине выполнять своё дело – а в таком случае деталь большого размера будет обрабатываться неоправданно долго. Вообще обработка металла является весьма серьёзной нагрузкой для станка, поэтому необходимо правильно рассчитывать скорость и глубину резания, величину подачи — согласно характеристикам вашего станка.

2. Использовать калькулятор для расчёта скорости подачи шпинделя.

Возьмите на вооружение калькулятор скорости резания и подачи для оптимизации настроек. Не стоит резать «на слух», ни к чему хорошему это не приведёт. Лучше воспользоваться калькуляторами, которые в наше время нетрудно найти на просторах интернета как в виде сайтов с необходимыми полями для заполнения и расчёта в онлайн-режиме, так и отдельных профессионально разработанных программных продуктов. В идеале следует использовать такой калькулятор, который будет выводить следующие показатели:
— Установка нижнего предела минимально возможных оборотов в минуту. Толку от калькулятора, если он продолжает предлагать вам заниженные обороты чем позволяет ваш станок?
— Поддерживать как можно больше типов режущего инструмента: цилиндрические фрезы, торцевые, червячные, концевые, конические, и многие другие;
— Учитывать прочность материала на изгиб;
— Выводить предупреждения о скорости износа. При работе на низких оборотах и повышенной температуре она значительно возрастает.
— Учитывать утончение стружки: когда вы делаете небольшие надрезы, шириной менее половины диаметра вашего инструмента, это также приводит к повышению износа инструмента.
— Возможность по мере необходимости рассчитать сразу несколько режимов работы станка по мощности.
После расчёта режима работы, у вас скорее всего всё же возникнет проблема несоответствия рекомендуемого числа оборотов, так как обычно калькуляторы выдают очень низкие значения. Минимальная скорость большинства станков ограничена, и она зачастую гораздо выше необходимой для резки алюминия, но тем не менее есть способы решить эту проблему иными путями. Следующая пара советов покажет возможные пути решения этой проблемы.

Читайте также:  Мазда титан какая категория прав нужна

3. Использование фрез с износостойким покрытием.

Хорошим вариантом будет использовать фрезы, которые изначально рассчитаны на работу по металлам на высоких скоростях. Обычно это инструмент из твердосплавных материалов. Обычные фрезы из быстрорежущей стали, а также кобальтовые могут оказаться всё же слишком медленными, поэтому следует поискать инструмент с износостойким покрытием типа CC AluSpeed® (TiB2 — диборид титана). У фрез по алюминию с таким покрытием стружка скользит по поверхности фрезы без прилипания и теплопередачи. Они стоят немного больше, но продуктивность работы и качество изделия это окупят сполна. Допустим у вас в наличии концевая фреза из обычной быстрорежущей стали для которой рекомендуемая скорость вращения шпинделя 3.000 об/мин. А ваш станок имеет минимальную скорость 8.000 оборотов в минуту (весьма распространенная минимальная скорость для ЧПУ станков). Концевая фреза с покрытием из CC AluSpeed® может иметь рекомендованную скорость в 7.824 об/мин, что гораздо ближе к минимальной скорости станка. Поэтому такой фрезой, в принципе, уже можно смело работать. Пытайтесь найти концевой инструмент по параметрам наиболее приближенный к скорости вашего станка с ЧПУ, это позволит эффективно обрабатывать ваши заготовки.

4. Работайте фрезами меньшего диаметра

Еще один способ увеличить число оборотов в минуту – работать фрезой малого диаметра. Старайтесь работать фрезами диаметром менее 6 мм. Важно помнить, что в этом случае следует выбирать фрезы из наиболее жестких материалов, с высокой прочностью на изгиб. Чем меньше диаметр, тем ближе мы можем подобраться к 20.000 об/мин. Главный принцип – комбинируя различные размеры и режимы работы подобраться как можно ближе к штатным возможностям вашего станка.

5. Уделяйте внимание своевременной очистке рабочей области от стружки

Уделите особенное внимание удалению стружки. Наличие стружки в обрабатываемых отверстиях и пазах – верный путь к поломке инструмента. И здесь не стоит сильно надеяться, что встроенная система удаления стружки достаточно хороша, и повышенное внимание не нужно.

6. Следите за глубиной резания – глубокие отверстия очистить тяжелее

Сложность извлечения стружки увеличивается с глубиной резания, поэтому лучше сделайте больше проходов, освобождая больше пространства и работая не очень глубоко, чем пытаться сэкономить немного времени.

7. Не забывайте о смазке

Хорошей идеей будет использование смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой под давлением через распылитель — это позволит избежать как прилипания стружки к фрезе, так и перегрева режущего инструмента. Крайне полезное и, в целом, недорогое решение позволит сделать работу гораздо более комфортной.

8. Не уменьшайте скорость подачи слишком сильно!

Если вы идете слишком медленно, то вы рискуете перейти в такой режим, где инструмент будет больше изнашиваться, чем резать. Подача завязана на обороты шпинделя. Мало просто соблюдать оптимальную скорость резания, нужно еще держать в оптимальных пределах подачу на зуб.

Зоны оптимальных режимов у металлов гораздо уже, чем у дерева или пластика

9. Если станок не может перемещать шпиндель по XY c достаточно большой скоростью, используйте фрезы с меньшим числом зубьев.

При недостаточной скорости подачи для работы с алюминием рекомендуется использовать однозубые и двузубые фрезы с широкими канавками для стружки. А четырех- или более зубыми фрезами работать по алюминию не стоит вообще! Причина заключается в том, что при обработке алюминия образуется очень много крупной стружки. Чем меньше зубьев, тем больше пространство между режущими кромками, и тем больше места для продуктивного отвода больших кусков стружки. Многозубые же фрезы забиваются стружкой наглухо очень быстро. Следующая вещь, которую следует учитывать — это так называемое «радиальное истончение стружки». Если глубина резания, т.е. высота области радиального контакта фрезы и заготовки будет меньше радиуса фрезы, это вызовет истончение стружки, и вместо резания начнётся трение и нагревание инструмента, которое в конечном итоге приведёт к преждевременному износу и высокой вероятности поломки. Последний тип резания постоянно наблюдается при операциях зубофрезерования, поскольку глубина резания при этом относительно небольшая по сравнению с диаметром фрезы. Рекомендации по выбору максимальной толщины стружки обычно приводятся в технических характеристиках режущего инструмента.

Читайте также:  Как снять серебро с разъемов

10. Не работайте на полной мощности

Теперь, когда усвоено 9 предыдущих советов, можно поговорить о мощности. Машина, работающая на пределе, скорее разрушит режущий инструмент, оставит неудовлетворительное качество поверхности, а точность обработки заготовки будет желать лучшего. Не всегда доступны данные о мощности и жесткости того или иного станка. Жесткость несущей системы оценивается по величине относительных смещений инструмента и заготовки под действием сил резания. Всё это зависят от величины силы резания, собственной жесткости отдельных узлов станка, контактной жесткости между узлами станка и от порядка расположения этих узлов в пространстве. При высокоточных работах необходимо оценивать погрешности под действием упругих деформаций, а также необходимо учитывать деформации инструментальной оснастки, приспособления и заготовки. Элементы технологической системы могут деформироваться по-разному при различном их расположении и разном направлении сил резания, и, если не принимать во внимание этот фактор, могут возникнуть недопустимые погрешности при обработке. Поэтому при изготовлении точных деталей необходимо особенно тщательно провести предварительную оценку упругих деформаций технологической системы.

Источник

Как очищать фрезы от алюминиевой стружки?

На сегодняшний момент фрезерные станки с ЧПУ составляют значительную долю оборудования для обработки заготовок резанием. И хотя на рынке появляется всё больше «альтернативных» машин (лазерные станки, режущие плоттеры), которые уверенно конкурируют с «фрезерами» в некоторых нишах, область обработки металлов для них пока остаётся недосягаемой.

В отличие от «конкурентов», фрезерное оборудование изначально спроектировано под высокопроизводительную форсированную обработку заготовок. Для этого фрезерные станки с ЧПУ имеют сварную металлическую станину повышенной прочности. Облегчённый (для снижения динамических нагрузок при быстром перемещении) алюминиевый инструментальный портал. Мощный шпиндель с широким рабочим диапазоном по частоте вращения и крутящему моменту. А также, высокопроизводительную систему ЧПУ, обеспечивающую значительную точность обработки по заданной программе.

Всё это приводит к тому, что фрезерование даже твёрдых стальных заготовок осуществляется с высокой производительностью и качеством. Что же касается цветных металлов (в их числе и алюминия), то такие заготовки, даже для «бюджетных» фрезерных станков с ЧПУ, оказываются лёгкой задачей.

Особенности фрезерования алюминия

Как известно, алюминия является лёгким пластичным металлом серебристо-белого цвета. Распространённость алюминия в земной коре чрезвычайно высокая (третий элемент после кислорода и кремния). А его широкое применение вплоть до 20 века сдерживалось лишь сложностью получения. Однако с широким внедрением электролиза алюминий стал производиться в значительном количестве — и «проник» практически во все сферы хозяйственной деятельности человека.

В соответствии с этим, потребность в обработки алюминия оказалась столь же высокой. За счёт своей пластичности алюминий отлично обрабатывается резанием. Однако в процессе фрезерования алюминий даёт вязкую стружку, склонную к налипанию на режущие кромки фрезы, а главное — забиванию её спиральных канавок.

Это значительно снижает ресурс режущего инструмента и приводит к падению качества обработки. В то же время, для поддержания высокой производительности фрезерования и возможности вести обработку на высоких скоростях (которую благодаря своим характеристикам вполне обеспечивает современное фрезерное оборудование — см. выше) каждый элемент станочной системы, будь то фреза, приспособление, заготовка или сам фрезерный станок, должны работать «в унисон», не допуская наличия «слабого звена».

Читайте также:  Как назвать тома за золотом

Резкий и непредсказуемый износ инструмента при обработке алюминия в этом случае является крайне нежелательным явлением, нарушающим отлаженную технологическую систему. Поэтому забота о своевременной очистке фрез — непременное условие в борьбе за высокое качество фрезерования алюминия!

Способы очистки фрез от алюминиевой стружки

Главной причиной чрезмерного загрязнения фрез алюминиевой стружкой является неправильные режимы обработки. Поскольку оптимальные режимы фрезерования зависят от слишком многих факторов и могут быть определены лишь экспериментально, любые рекомендации по установке базовой частоты вращения шпинделя и подаче инструмента являются ориентировочными. Чаще всего, повышенное стружкообразование при фрезеровке алюминия вызывается малой подачей инструмента при высокой частоте вращения фрезы.

Тем не менее, даже многократно проверенные «правильные» режимы обработки могут дать сбой, если очередная заготовка окажется чуть меньшей плотности (к примеру, бракованная или поддельная) и алюминий «пластилином» налипнет на фрезу, так что оператор даже не успеет вовремя скорректировать режимы обработки. В этом случае единственным средством вернуть инструмент в рабочее состояние является его очистка.

Самый простой и распространённый способ очистки фрезы от алюминия — вымачивание в керосине. Фреза помещается в керосин, выдерживается около суток, а затем размягчённый шлак можно очистить, слегка потерев фрезу тем же кусочком алюминия.

Более «едким» (но и более эффективным) растворителем является раствор хлорного железа в воде (пропорция — 1:1). Окунать в него инструмент можно лишь на несколько минут, иначе вместе с алюминиевой стружкой раствор разъест и режущие кромки фрезы. После окунания фрезы в раствор хлорного железа её следует промыть обычной водой, просушить и смело использовать дальше. Такой способ очистки хорошо подходит для твёрдосплавных фрез.

Специальные фрезы «по алюминию»

Подобрать удобный и действенный способ для своевременной очистки фрез от алюминиевой стружки, конечно же, важно. Однако задачей любого предприятия является производство (т. е. процесс обработки), а не занятия очисткой фрез, отнимающей и время и материалы. Поэтому для уменьшения риска износа/загрязнения режущего инструмента стружкой при обработке алюминия рекомендуется использовать специальные фрезы.

Как отмечалось выше, процесс поиска оптимальных режимов обработки является сложной и затратной задачей. Однако производители фрез занимаются этой работой «по долгу службы» — и оптимизируют режущий инструмент под конкретные условия обработки. Поэтому при использовании фрез рекомендуется ориентироваться не только на рекомендации производителя по режимам обработки, но и выбирать специализированный инструмент под те или иные задачи (к примеру, обработку древесины, пластика и т. п.).

Специальные фрезы существуют и для работы по алюминию. Для фрезерных станков с ЧПУ это концевые пальчиковые фрезы из быстрорежущей стали или твёрдого сплава. Чаще всего фрезы бывают одно- или двухзаходные. Большее количество режущих кромок не применяется, так как при равном диаметре фрезы увеличение числа спиральных канавок ведёт к уменьшению их размера. А для уверенного отведения стружки и предотвращения забивания нужны канавки с большим относительным размером.

Выбор между быстрорежущей сталью и твёрдым сплавом должен быть сделан с учётом конструкции системы СОЖ (или её фактического наличия/отсуствия). Быстрорежущая сталь обязательно требует охлаждения. Однако она менее требовательна к стабильности работы системы СОЖ. В то же время, твёрдосплавная фреза рассчитана на работу при повышенной температуре и в ряде случаев может использовать без СОЖ.

Напротив, периодическое «опрыскивание» режущих кромок твёрдосплавной фрезы (в силу принципиальной конструкции системы СОЖ или при нестабильности пульсаций струи жидкости) приводит к созданию неравномерного поля температур и растрескиванию режущих кромок. Поэтому обработка алюминия с использованием твёрдосплавной фрезы обязательно требует исправной и высокопроизводительной системы СОЖ. В ином случае следует либо фрезеровать без СОЖ, либо выбирать быстрорежущую фрезу по алюминию.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни