Aluminium dan aloinya mempunyai pelbagai aplikasi dalam pelbagai sektor seperti dalam pengangkutan, kejuruteraan am, elektrik, struktur dan pembinaan. Ia juga berguna dalam pengeluaran produk domestik, dan untuk pembungkusan dalam sektor kimia dan makanan. Aluminium berbanding logam lain, mempunyai kekerasan yang rendah dan nilai pengembangan haba yang tinggi. Ini menjadikan pengeluaran komponen ketepatan aluminium terdedah kepada ubah bentuk produk.
Pelbagai faktor menyumbang kepada ubah bentuk komponen ketepatan aloi aluminium. Faktor-faktor ini termasuk bahan, persekitaran pembuatan, bentuk bahagian dan prestasi bendalir pemotongan. Berikut adalah cara untuk mengurangkan herotan dalam komponen aloi aluminium semasa pemesinan CNC:
1. Kurangkan tekanan dalaman bahan aluminium
Tekanan ditakrifkan sebagai pengukuran daya dalaman yang disebabkan oleh zarah-zarah dalam bahan yang mengenakan tekanan ke atas satu sama lain. Regangan ialah ukuran tekanan, yang mencerminkan tahap ubah bentuk yang disebabkan oleh tegangan dalaman bahan. Regangan dalam bahan disebabkan oleh daya dalaman atau luaran. Daya luaran mengenakan tekanan pada jisim bahan, (cth., graviti) atau pada permukaannya (cth., daya sentuhan, tekanan luaran, geseran).
Tegasan baki merupakan satu bentuk tegasan biasa yang biasanya tertinggal daripada proses pembuatan. Tegasan baki menyebabkan herotan tertinggi dalam komponen nipis.
Antara kaedah yang paling biasa untuk melepaskan ketegangan dalam aluminium ialah:
- Membuat beberapa potongan ringan apabila komponen menghampiri saiz siap. Pengurangan tekanan bahagian antara pemesinan kasar dan kemasan juga boleh mengurangkan atau menghapuskan herotan yang disebabkan oleh tekanan pemesinan.
- Pelepasan tegasan getaran (VSR) juga merupakan satu lagi cara biasa untuk melegakan tegasan. VSR melibatkan pembengkokan logam dengan amplitud yang mencukupi untuk menggabungkan tegasan yang dihasilkan dan tegasan baki. Hasilnya, aliran plastik berlaku, mengakibatkan pengurangan tegangan. Untuk mengoptimumkan jumlah pengurangan tegasan, VSR menyasarkan frekuensi resonans logam. Kaedah pelepasan tegasan bukan terma ini digunakan dalam kerja logam untuk meningkatkan kestabilan dimensi dan integriti mekanikal. Ia digunakan, terutamanya untuk aluminium tuangan, tempaan atau dikimpal. Komponen ketepatan dengan toleransi dimensi atau geometri yang sangat ketat kerap digunakan dengan VSR.
- Kriogenik merupakan satu lagi kaedah melegakan tekanan yang mengurangkan ketegangan sisa bersama-sama dengan meningkatkan rintangan haus dan kakisan. Barang aluminium diletakkan di dalam tangki tertentu dan tertakluk kepada nitrogen cecair. Bergantung pada jenis aloi dan ketebalan, suhu menurun serendah -300°F, dan logam dibiarkan di sana untuk tempoh masa tertentu. Suhu kemudiannya secara beransur-ansur dinaikkan ke suhu bilik. Kaedah kriogenik merupakan pilihan kepada teknik rawatan haba yang lebih lazim. Aluminium yang dirawat dengan cara ini mempunyai peluang yang lebih rendah untuk berubah bentuk dan lebih kuat dan lebih tahan lama. Kelebihan lain termasuk keretakan tekanan yang kurang, pekali geseran yang lebih rendah, dan peningkatan rintangan hentaman. Bahagian yang dikendalikan dengan cara ini lebih mudah dimesin dan diperbaiki, dan bahagian yang telah siap mempunyai jangka hayat yang lebih lama.
- Kaedah rawatan haba untuk aluminium
- Penyepuhlindapan. Aloi aluminium kerap dikeraskan pada awal kitaran pembuatan. Ubah bentuk plastik yang disengajakan pada bahan kerja sering digambarkan sebagai pengerasan terikan. Pengerasan terikan mengubah struktur kristal di dalam logam, dan seterusnya ditetapkan semula melalui penyepuhlindapan. Logam dipanaskan sehingga tiga jam, pada suhu antara 570°F hingga 770°F. Ini mengurangkan ketegangan yang disebabkan oleh proses pengerasan kerja dan membantu dalam penyelesaian meleding dan kesukaran lain.
- Rawatan haba larutan adalah satu lagi jenis rawatan haba. Logam direndam dalam larutan pada suhu tinggi (antara 825°F dan 980°F) dan kemudian didinginkan untuk menyejukkan bahan dengan cepat. Ini memerangkap komponen yang melarutkan, yang kemudiannya termendak keluar, mengakibatkan kesan pengerasan akibat penuaan. Logam mudah digunakan sejurus selepas didinginkan, tetapi ia mengeras dari semasa ke semasa dan menjadi semakin sukar untuk digunakan.
2. Meningkatkan kecekapan pemotongan alat.
Adalah penting untuk memilih alat pemotong yang betul bagi mengurangkan ubah bentuk pemesinan komponen. Bahan alat pemotong dan faktor geometri mempunyai kesan yang ketara terhadap daya pemotongan dan haba.
Faktor geometri yang mempengaruhi kecekapan alat adalah:
i. Sudut Depan
Sudut hadapan mesti ditetapkan dengan teliti untuk mengekalkan kekuatan bilah; jika tidak, tepi tajam akan merosot. Sudut penyapu hendaklah cukup besar untuk mengekalkan kekuatan tepi. Di satu pihak, ia boleh digunakan untuk mengasah tepi. Ia juga boleh, sebaliknya, mengurangkan herotan pemotongan, memastikan penyingkiran serpihan yang lancar, dan kemudian mengurangkan daya dan suhu pemotongan. Penggunaan alat sudut penyapu negatif tidak digalakkan.
ii. Sudut Belakang
Sudut belakang mempunyai kesan yang ketara terhadap haus sisi dan kualiti pemprosesan. Apabila menentukan sudut belakang, ketebalan pemotongan merupakan faktor penting untuk dipertimbangkan. Alat yang digunakan mesti mempunyai keadaan pelesapan haba yang sesuai, oleh itu sudut kelegaan yang lebih rendah harus digunakan. Ini kerana kadar suapan yang tinggi, beban pemotongan yang kuat, dan penghasilan haba yang tinggi dalam penggilingan kasar. Tepi yang tajam diperlukan dalam penggilingan halus untuk mengurangkan geseran antara sisi dan permukaan mesin serta ubah bentuk elastik. Oleh itu, sudut kelegaan yang lebih luas harus dipilih.
iii. Sudut Heliks
Sudut heliks perlu sebesar yang sesuai untuk memberikan penggilingan yang lancar dan daya penggilingan yang lebih rendah.
iv. Sudut sisihan utama
Penurunan sudut sisihan utama yang betul boleh meningkatkan keadaan pelesapan haba dan menurunkan suhu purata kawasan pemprosesan.
3. Teknik Pengapit Bahan Kerja Perlu Diperbaiki
Dalam komponen aluminium berdinding nipis tertentu dengan kekakuan yang rendah, kaedah pengapit yang diterangkan di bawah boleh digunakan untuk mengurangkan ubah bentuk:
Chuck pemusatan kendiri tiga rahang
- Jika chuck pemusatan kendiri tiga rahang atau chuck spring digunakan untuk mengapit komponen sesendal pemesinan CNC dinding nipis dari arah jejarian, bahan kerja pasti akan herot sebaik sahaja ia dilepaskan selepas pemprosesan.
Satu kaedah menekan permukaan hujung paksi dengan kekakuan yang baik harus diguna pakai. Mandrel berulir dihasilkan untuk mencari lubang dalam bahagian berdasarkan kedudukan lubang dalam bahagian tersebut. Ia harus dimasukkan ke dalam lubang dalam bahagian tersebut. Permukaan hujung dimampatkan dengan plat penutup, dan nat diketatkan ke belakang, dengan ubah bentuk penyingkiran pengapit dapat dicegah semasa memesin bulatan luar, dan ketepatan pemesinan dapat dicapai.
- Melainkan memproses komponen plat berdinding nipis, adalah dinasihatkan untuk menggunakan cawan sedutan vakum untuk mencapai daya pengapit yang lebih seragam, dan kemudian memproses dengan jumlah pemotongan yang lebih kecil untuk mengelakkan ubah bentuk bahagian.
Secara alternatif, prosedur pengisian boleh digunakan. Untuk meningkatkan kekakuan proses benda kerja berdinding nipis, media boleh dimasukkan ke dalam benda kerja untuk mengurangkan ubah bentuk benda kerja semasa pengapitan dan pemotongan. Contohnya, seseorang boleh menuang urea cair yang mengandungi 3% hingga 6% kalium nitrat ke dalam benda kerja. Selepas pemprosesan, rendam benda kerja di dalam air atau alkohol, kemudian larutkan dan toskan pengisi.
4. Tingkatkan Reka Bentuk Alat Pemotong
Alat memotong
- Kurangkan bilangan gigi pemotong kisar sambil meningkatkan ruang pegangan cip.
Kawasan cip yang lebih besar diperlukan kerana keplastikan bahan aluminium yang tinggi dan ubah bentuk pemotongan yang tinggi semasa pemprosesan.
Oleh itu, jejari bahagian bawah seruling cip harus lebih besar, tetapi bilangan gigi pemotong penggiling harus lebih kecil. Jejari bahagian bawah tangki harus ditingkatkan, sementara bilangan gigi pemotong penggiling dikurangkan. Untuk meminimumkan herotan komponen berdinding nipis aloi aluminium akibat penyumbatan cip, dua gigi pemotong digunakan dalam pemotong penggiling berukuran 20 mm atau kurang, dan tiga gigi pemotong digunakan dalam pemotong penggiling berukuran 30 hingga 60 mm.
- Asah gigi dengan halus.
Mata pemotong mempunyai kekasaran Ra=0.4um atau kurang. Sebelum menggunakan alat pemotong yang baru, beberapa gosokan lembut dengan asfalt halus harus dilakukan pada bahagian hadapan dan belakang gigi pemotong untuk menghilangkan sebarang gerigi atau tanda bergerigi kecil yang mungkin tertinggal selepas mengisar gigi alat. Haba pemotongan dikurangkan, dan herotan pemotongan diminimumkan kerana kaedah ini.
- Kawal piawaian kehausan alat seketat mungkin.
Kekasaran permukaan benda kerja meningkat apabila alat haus, bersama-sama dengan suhu pemotongan dan ubah bentuk benda kerja. Hasilnya, selain memilih bahan alat dengan rintangan haus yang kuat, piawaian haus alat tidak boleh lebih besar daripada 0.2mm, jika tidak, tepi serpihan mudah terhasil. Untuk mengelakkan herotan, suhu benda kerja yang dirawat tidak boleh melebihi 100°C semasa memotong menggunakan pengilangan CNC atau putaran CNC.
5. Atur Proses Pengeluaran dengan Sewajarnya
Getaran kerap berlaku semasa penggilingan dalam pemotongan berkelajuan tinggi kerana elaun pemesinan yang luas dan pemotongan sekejap-sekejap. Ini menjejaskan ketepatan pemesinan dan kekasaran permukaan. Akibatnya, proses pemotongan berkelajuan tinggi CNC secara amnya dikelaskan seperti berikut: pemesinan kasar-pemesinan separa kemasan-pemesinan sudut jernih-penyemasan. Adalah penting untuk melakukan langkah separa kemasan kedua sebelum kemasan untuk item yang memerlukan tahap ketepatan yang tinggi. Kepingan dibiarkan sejuk secara semula jadi selepas pemesinan kasar untuk mengurangkan ketegangan dalaman dan ubah bentuk.
Selepas pemesinan kasar, margin baki hendaklah lebih daripada herotan, secara amnya 1-2 mm. Permukaan bahagian hendaklah homogen sepanjang kemasan.
Secara amnya, memastikan alat stabil semasa proses kemasan dengan 0.2-0.5mm adalah teknik terbaik untuk mengurangkan ubah bentuk pemotongan, mencapai kualiti pemprosesan permukaan yang tinggi dan mengekalkan ketepatan produk.
Selain daripada sebab-sebab yang dinyatakan di atas, teknik operasi juga penting dalam operasi sebenar, dan kaedah operasi yang betul boleh meminimumkan lenturan komponen aloi aluminium dengan ketara.
6. Pemesinan Simetri
Untuk meningkatkan pelesapan haba dan mencegah ubah bentuk haba dalam komponen pemesinan aluminium cnc dengan elaun pemesinan yang tinggi, kepekatan haba yang melampau mesti dielakkan. Pemprosesan simetri adalah teknik yang boleh digunakan untuk melakukan ini.
Pertimbangkan kes plat logam setebal 90mm yang perlu dikurangkan kepada ketebalan 60mm. Walaupun setiap permukaan dirawat mengikut saiz akhir dan elaun pemesinan berterusan adalah besar, jika bahagian penggilingan dipindahkan serta-merta ke bahagian yang lain, kepekatan haba akan menjadi masalah, dan kerataan plat aloi hanya akan menjadi 5 mm.
Walau bagaimanapun, jika teknik pemprosesan simetri dilakukan pada kedua-dua belah pihak, setiap permukaan boleh dirawat sekurang-kurangnya dua kali ganda sehingga saiz muktamad dicapai, yang mana ia sesuai untuk pelesapan haba dan kerataan boleh dikawal pada 0.3 mm.
7. Pilih Parameter Pemotongan yang Sesuai
Daya pemotongan dan haba pemotongan yang terhasil boleh dikurangkan dengan menggunakan parameter pemotongan yang betul. Apabila parameter pemotongan lebih besar daripada biasa dalam proses pemprosesan mekanikal, ia akan mengakibatkan daya pemotongan yang berlebihan. Daya pemotongan yang berlebihan boleh menyebabkan ubah bentuk komponen dengan mudah, serta mempengaruhi kekakuan gelendong dan jangka hayat alat.
Jumlah kedalaman pemotongan belakang mempunyai impak terbesar terhadap daya pemotongan semua parameter pemotongan. Mengurangkan bilangan alat pemotong adalah penting untuk memastikan kepingan tidak herot. Walau bagaimanapun, ini menyebabkan pengurangan kecekapan pemprosesan. Cabaran ini boleh diselesaikan dengan pengilangan berkelajuan tinggi pemesinan kawalan berangka.
Pemesinan boleh mengurangkan daya pemotongan dan memastikan kecekapan pemprosesan dengan mengurangkan kedalaman pemotongan belakang, meningkatkan suapan dan meningkatkan kelajuan mesin.
8. Perhatikan Urutan Laluan Pejalan Kaki Alat Pemotong
Urutan pemotongan untuk pemesinan kasar dan kemasan hendaklah berbeza.
Pemesinan kasar mengutamakan kecekapan pemesinan dan matlamat kadar penyingkiran per unit masa. Dalam kebanyakan kes, penggilingan terbalik boleh digunakan. (Kilang pembalik ialah sejenis kilang penggelek di mana bahan kerja dijalankan di antara sepasang gulungan ke hadapan dan ke belakang. Kilang pembalik mendapat namanya daripada fakta bahawa keluli bergerak ke depan dan ke belakang di antara penggelek, secara beransur-ansur menurunkan ketebalan dengan setiap laluan)
Iaitu, bahan berlebihan pada permukaan kosong dikeluarkan secepat dan secekap mungkin, dan kontur geometri yang diperlukan untuk kemasan pada asasnya dijana.
Apabila melibatkan kemasan, penekanan harus diberikan kepada ketepatan dan kualiti, dan pemotongan ke bawah harus digunakan. Ketebalan pemotongan gigi pemotong semakin menurun dari maksimum ke sifar semasa pemotongan ke bawah, justeru tahap pengerasan kerja berkurangan dengan ketara, begitu juga tahap ubah bentuk komponen.
9. Mampatan dua kali ganda bahagian berdinding nipis
Daya pengapit menyebabkan ubah bentuk semasa memproses komponen pemesinan aluminium CNC. Sebelum saiz akhir dicapai, kepingan yang ditekan harus dilepaskan dan tekanan harus dikurangkan untuk mengembalikannya ke bentuk awalnya. Kemudian tekanan kedua harus dikenakan untuk mengurangkan ubah bentuk benda kerja yang dihasilkan oleh pengapit.
Permukaan sokongan adalah tempat optimum untuk titik penekanan kedua, dan daya pengapit harus dikenakan ke arah kekakuan maksimum.
Daya mampatan hendaklah mencukupi untuk mengelakkan benda kerja daripada longgar jika semuanya teratur.
Prosedur ini memerlukan penggunaan pengendali yang mahir, tetapi ia mungkin memastikan bahawa komponen pemesinan aluminium cnc yang diproses akan diubah bentuk sesedikit mungkin.
10. Penggerudian dan Pengilangan
Pemprosesan rongga dalam komponen pemesinan aluminium CNC mempunyai cabarannya yang tersendiri. Setiap kali pemotong penggilingan digunakan terus pada komponen, serpihan pemotongan tidak akan licin disebabkan oleh kekurangan ruang pemecahan pada pemotong penggilingan. Ini menyebabkan sejumlah besar haba pemotongan terkumpul, yang mengembang dan mengubah bentuk bahagian pemesinan aluminium CNC, serta menyebabkan kerosakan pada komponen atau alat.
Menggerudi dahulu dan kemudian mengisar adalah teknik terbaik untuk menangani masalah ini.
Ini memerlukan penggerudian lubang dengan alat yang tidak lebih kecil daripada pemotong penggilingan sebelum meletakkan pemotong penggilingan ke dalam lubang untuk memulakan penggilingan.
11. Gunakan minyak pemotong aloi aluminium khas
Minyak pemotong khas ialah sejenis cecair yang mesti digunakan sepanjang proses pemotongan CNC untuk pelinciran, penyejukan, pembersihan.
Beberapa jenis penyejuk boleh digunakan semasa memesin aluminium.
Campuran larut air boleh digunakan dengan jayanya untuk menyebarkan haba semasa pemesinan kasar di mana penyingkiran stok mencukupi untuk menghasilkan haba.
Minyak pengedap mineral lurus, campuran minyak pengedap mineral dan minyak tanah 50–50, campuran 10% minyak lemak babi dan 90% minyak tanah, dan minyak mineral 100 saat yang dikurangkan dengan minyak pengedap mineral atau minyak tanah adalah beberapa minyak lain yang mungkin dinasihatkan.
Minyak pemotong baharu biasanya menggunakan bahan tambahan anti-haus tekanan ekstrem bersulfur sebagai komponen terasnya. Ini disebabkan oleh penambahbaikan berterusan alat, peralatan dan proses pemotongan berkelajuan tinggi. Ini membantu melindungi alat dalam proses pemotongan berkelajuan ultra tinggi, meningkatkan ketepatan proses dan kecekapan pemotongan.
