Prozessmaßnahmen und Bedienkompetenzen zur Reduzierung von Verformungen bei der Aluminiumverarbeitung! Ultrapraktische Kenntnisse in der Zerspanung!

Es gibt viele Gründe für die Verformung von Aluminiumteilen während der Verarbeitung, die mit Material, Teileform, Produktionsbedingungen usw. zusammenhängen. Es gibt hauptsächlich folgende Aspekte: Verformung durch innere Spannung im Rohling, Verformung durch Schnittkraft und Schneiden Hitze und Verformung durch Klemmkraft.
1, Prozessmaßnahmen zur Reduzierung der Verarbeitungsverformung
1. Reduzieren Sie die innere Spannung des Rohlings
Durch natürliche oder künstliche Alterung und Vibrationsbehandlung kann die innere Spannung des Rohlings teilweise beseitigt werden. Auch die Vorverarbeitung ist eine effektive Prozessmethode. Aufgrund des großen Randes kommt es nach der Bearbeitung auch zu einer starken Verformung der rauen Teile des dicken Kopfes und der großen Ohren. Wenn die überschüssigen Teile des Rohlings vorbearbeitet werden und der Überschuss jedes Teils reduziert wird, kann dies nicht nur die Verarbeitungsverformung nachfolgender Prozesse verringern, sondern auch einige innere Spannungen abbauen, nachdem es nach der Vorbearbeitung eine Zeit lang belassen wurde.
2. Verbesserung der Schneidfähigkeit von Schneidwerkzeugen
Die Material- und Geometrieparameter von Schneidwerkzeugen haben einen wichtigen Einfluss auf die Schneidkraft und die Schneidwärme. Die richtige Auswahl der Schneidwerkzeuge ist entscheidend für die Reduzierung der Verformung bei der Teilebearbeitung.
1) Wählen Sie die geometrischen Parameter des Schneidwerkzeugs angemessen aus.
① Vorderwinkel: Unter Beibehaltung der Stärke der Schneidkante kann die Wahl eines größeren Vorderwinkels nicht nur die Kante schärfen, sondern auch die Schneidverformung reduzieren, wodurch die Spanabfuhr reibungsloser erfolgt und dadurch die Schnittkraft und die Schnitttemperatur reduziert werden. Vermeiden Sie die Verwendung von Schneidwerkzeugen mit negativem Spanwinkel.
② Rückenwinkel: Die Größe des Rückenwinkels hat einen direkten Einfluss auf den Verschleiß der hinteren Schnittfläche und die Qualität der bearbeiteten Oberfläche. Die Schnittstärke ist eine wichtige Voraussetzung für die Auswahl des Rückenwinkels. Beim Schruppfräsen ist es aufgrund des großen Vorschubs, der hohen Schnittbelastung und der hohen Wärmeentwicklung erforderlich, dass das Werkzeug über gute Wärmeableitungsbedingungen verfügt. Daher sollte ein kleinerer Rückenwinkel gewählt werden. Beim Präzisionsfräsen ist eine scharfe Kante erforderlich, um die Reibung zwischen der hinteren Schneidfläche und der Bearbeitungsfläche sowie die elastische Verformung zu verringern. Daher sollte ein größerer Rückenwinkel gewählt werden.
③ Spiralwinkel: Um ein gleichmäßiges Fräsen zu gewährleisten und die Fräskraft zu reduzieren, sollte der Spiralwinkel möglichst groß gewählt werden.
④ Hauptabweichungswinkel: Eine entsprechende Reduzierung des Hauptabweichungswinkels kann die Wärmeableitungsbedingungen verbessern und die Durchschnittstemperatur des Verarbeitungsbereichs senken.
2) Werkzeugstruktur verbessern.
① Reduzieren Sie die Anzahl der Fräserzähne und vergrößern Sie den Spanraum. Aufgrund der hohen Plastizität von Aluminiumwerkstoffen kommt es bei der Bearbeitung zu erheblichen Schnittverformungen, die einen größeren Spanraum erfordern. Daher empfiehlt sich ein größerer Spanfangrillengrundradius und weniger Fräserzähne.
② Feinschliff der Messerzähne. Der Rauheitswert der Schneidkante der Fräserzähne sollte weniger als Ra=0.4um betragen. Bevor Sie ein neues Messer verwenden, sollten Sie die Vorder- und Rückseite der Klingenzähne einige Male vorsichtig mit einem feinen Ölstein schleifen, um beim Schleifen der Klingenzähne eventuell verbleibende Grate und leichte Verzahnungen zu entfernen. Auf diese Weise kann nicht nur die Schneidwärme reduziert werden, sondern auch die Schnittverformung ist relativ gering.
③ Kontrollieren Sie die Verschleißstandards der Schneidwerkzeuge streng. Nach dem Werkzeugverschleiß steigt der Oberflächenrauheitswert des Werkstücks, die Schnitttemperatur steigt und die Verformung des Werkstücks nimmt entsprechend zu. Daher sollte neben der Auswahl von Werkzeugmaterialien mit guter Verschleißfestigkeit der Werkzeugverschleißstandard 0,2 mm nicht überschreiten, da es sonst leicht zu Spanablagerungen kommt. Beim Schneiden sollte die Temperatur des Werkstücks generell 100 Grad nicht überschreiten, um Verformungen zu vermeiden.
3. Verbesserung der Spannmethode von Werkstücken
Bei dünnwandigen Aluminiumteilen mit geringer Steifigkeit können folgende Spannmethoden zur Reduzierung der Verformung eingesetzt werden:
① Wenn bei dünnwandigen Auskleidungsteilen ein dreibackenzentrierendes Spannfutter oder ein Federspannfutter zum radialen Spannen verwendet wird, verformt sich das Werkstück nach dem Lösen nach der Bearbeitung unweigerlich. An diesem Punkt sollte die Methode zum Komprimieren der axialen Endfläche mit guter Steifigkeit verwendet werden. Verwenden Sie zur Positionierung das Innenloch des Teils, fertigen Sie einen durchgehenden Gewindeschaft an und führen Sie ihn in das Innenloch des Teils ein. Mit einer Abdeckplatte die Stirnseite fest andrücken und anschließend mit einer Mutter festziehen. Bei der Bearbeitung des Außenkreises kann eine Spannverformung vermieden und so eine zufriedenstellende Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden.
② Bei der Bearbeitung dünnwandiger Werkstücke aus dünnen Platten ist es am besten, Vakuumsaugnäpfe zu verwenden, um eine gleichmäßig verteilte Spannkraft zu erzielen, und dann kleinere Schnittmengen für die Bearbeitung zu verwenden, wodurch eine Verformung des Werkstücks wirksam verhindert werden kann.
Darüber hinaus kann auch die Stopfmethode verwendet werden. Um die Prozesssteifigkeit dünnwandiger Werkstücke zu erhöhen, können Medien in das Innere des Werkstücks eingefüllt werden, um die Verformung bei Spann- und Schneidvorgängen zu reduzieren. Beispielsweise kann durch das Einspritzen einer Harnstoffschmelze mit 3 bis 6 % Kaliumnitrat in das Werkstück und nach der Bearbeitung durch Eintauchen des Werkstücks in Wasser oder Alkohol der Füllstoff gelöst und ausgegossen werden.
4. Organisieren Sie den Prozess angemessen
Beim Hochgeschwindigkeitsschneiden erzeugt der Fräsprozess aufgrund der großen Bearbeitungszugabe und des intermittierenden Schneidens häufig Vibrationen, die sich auf die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit auswirken. Daher kann der CNC-Hochgeschwindigkeitsschneidprozess im Allgemeinen in Grobbearbeitung, Halbpräzisionsbearbeitung, Eckenreinigungsbearbeitung, Präzisionsbearbeitung und andere Prozesse unterteilt werden. Für Teile mit hohen Präzisionsanforderungen ist manchmal eine sekundäre Halbpräzisionsbearbeitung erforderlich, gefolgt von einer Präzisionsbearbeitung. Nach der Grobbearbeitung können die Teile auf natürliche Weise abgekühlt werden, um die durch die Grobbearbeitung erzeugten inneren Spannungen zu beseitigen und Verformungen zu reduzieren. Der nach der Grobbearbeitung verbleibende Spielraum sollte größer als die Verformung sein, im Allgemeinen 1-2 mm. Während der Präzisionsbearbeitung sollte die Oberfläche der Teile eine gleichmäßige Bearbeitungszugabe aufweisen, die im Allgemeinen zwischen 0,2 und 0,5 mm liegt, um das Schneidwerkzeug während des Bearbeitungsprozesses in einem stabilen Zustand zu halten. Dadurch kann die Schnittverformung erheblich reduziert, eine gute Oberflächenbearbeitungsqualität erreicht und die Genauigkeit des Produkts sichergestellt werden.
2, Betriebsfähigkeiten zur Reduzierung der Bearbeitungsverformung
Die Verformung von Aluminiumteilen während des Bearbeitungsprozesses ist nicht nur auf die oben genannten Gründe zurückzuführen, sondern auch auf die Bedeutung der Betriebsmethoden im praktischen Betrieb.
1. Bei Teilen mit großer Bearbeitungszugabe sollte während der Bearbeitung eine symmetrische Bearbeitung angewendet werden, um während des Bearbeitungsprozesses bessere Wärmeableitungsbedingungen zu erzielen und eine Wärmekonzentration zu vermeiden. Wenn es sich um ein 90mm dickes Blech handelt, das auf 60 mm bearbeitet werden muss, wenn eine Seite gefräst wird und die andere Seite sofort gefräst wird und die Ebenheit 5 mm erreicht, wenn die Bearbeitung auf die endgültige Größe in einem Arbeitsgang erfolgt; Wenn eine symmetrische Bearbeitung mit wiederholtem Vorschub verwendet wird, wird jede Seite zweimal auf die endgültige Größe bearbeitet, wodurch eine Ebenheit von 0,3 mm gewährleistet wird.
2. Wenn das Blechteil mehrere Kavitäten aufweist, ist es nicht ratsam, während der Bearbeitung die sequentielle Bearbeitungsmethode einer Kavität für jede Kavität zu verwenden, da dies leicht zu einer ungleichmäßigen Belastung des Teils und zu Verformungen führen kann. Durch die Verwendung mehrerer Verarbeitungsschichten wird jede Schicht so weit wie möglich gleichzeitig in allen Hohlräumen verarbeitet. Anschließend wird die nächste Schicht verarbeitet, um die Teile gleichmäßig zu belasten und Verformungen zu reduzieren.
3. Reduzieren Sie die Schnittkraft und die Schnittwärme, indem Sie die Schnittmenge ändern. Unter den drei Elementen der Schnittparameter hat der Rückvorschub einen erheblichen Einfluss auf die Schnittkraft. Wenn die Bearbeitungszugabe zu groß ist und die Schnittkraft eines einzelnen Durchgangs zu groß ist, führt dies nicht nur zu einer Verformung der Teile, sondern beeinträchtigt auch die Steifigkeit der Werkzeugmaschinenspindel und verringert die Haltbarkeit des Werkzeugs. Wenn der Rückschnitt verringert wird, wird die Produktionseffizienz erheblich verringert. Um diese Herausforderung zu meistern, wird in der CNC-Bearbeitung jedoch häufig Hochgeschwindigkeitsfräsen eingesetzt. Bei gleichzeitiger Reduzierung des Rückschnitts kann die Schnittkraft reduziert und gleichzeitig die Bearbeitungseffizienz gewährleistet werden, solange die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend erhöht und die Maschinengeschwindigkeit erhöht wird.
4. Auch die Reihenfolge des Schneidens muss sorgfältig überlegt werden. Bei der Grobbearbeitung liegt der Schwerpunkt auf der Verbesserung der Bearbeitungseffizienz und dem Streben nach einer Schnittgeschwindigkeit pro Zeiteinheit. Im Allgemeinen kann das Rückwärtsfräsen verwendet werden. Schneiden Sie überschüssiges Material auf der Oberfläche des Rohlings mit der schnellsten Geschwindigkeit und in kürzester Zeit ab und formen Sie im Wesentlichen die für die Präzisionsbearbeitung erforderliche geometrische Kontur. Bei der Präzisionsbearbeitung wird Wert auf hohe Präzision und Qualität gelegt. Daher empfiehlt sich die Verwendung des Vorwärtsfräsens. Da die Schnittstärke der Fräszähne beim Vorwärtsfräsen allmählich vom Maximum auf Null abnimmt, wird der Grad der Kaltverfestigung stark reduziert und gleichzeitig der Verformungsgrad der Teile verringert.
5. Bei dünnwandigen Werkstücken kommt es bei der Bearbeitung durch die Einspannung zu Verformungen, die auch bei der Präzisionsbearbeitung nur schwer zu vermeiden sind. Um die Verformung des Werkstücks zu minimieren, kann bei der Präzisionsbearbeitung das Spannteil vor Erreichen des Endmaßes gelöst werden, sodass das Werkstück ungehindert in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann. Anschließend kann es leicht angezogen werden, um sicherzustellen, dass das Werkstück fest eingespannt ist (ganz nach dem Handgefühl), wodurch der gewünschte Bearbeitungseffekt erzielt werden kann. Kurz gesagt: Die Spannkraft wirkt am besten auf der Auflagefläche und die Spannkraft sollte in Richtung einer guten Werkstücksteifigkeit wirken. Um sicherzustellen, dass das Werkstück nicht locker ist, gilt: Je kleiner die Spannkraft, desto besser.
6. Bei der Bearbeitung von Teilen mit Hohlraum ist es ratsam, den Fräser nicht wie einen Bohrer direkt in das Teil eindringen zu lassen, da dies zu unzureichendem Spanraum für den Fräser, ungleichmäßiger Spanabfuhr, Überhitzung, Ausdehnung, Werkzeugbruch usw. führen kann unerwünschte Phänomene. Zuerst bohren Sie das Werkzeugloch mit einem Bohrer derselben Größe oder einer Größe größer als der Fräser und fräsen es dann mit dem Fräser. Alternativ kann eine CAM-Software zur Erstellung von Spiralschneidprogrammen eingesetzt werden.
Der Hauptfaktor, der sich auf die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität von Aluminiumteilen auswirkt, ist die Tendenz zur Verformung während des Bearbeitungsprozesses, was eine gewisse betriebliche Erfahrung und Fähigkeiten des Bedieners erfordert.