Cách chọn thông số để gia công nhôm trên máy CNC

Gia công CNC nhôm là một trong những dịch vụ được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong các ngành sản xuất do tính linh hoạt và dịch vụ nhanh chóng. Việc lựa chọn các thông số phù hợp mang lại kết quả tốt nhất khi thực hiện các nguyên công gia công.

Bài viết này sẽ thảo luận về các nguyên tắc cơ bản của Phương pháp gia công nhôm, lựa chọn vật liệu và cải thiện hiệu suất CNC của bạn. Kiến thức về những khía cạnh đó có thể tạo ra tác động tích cực đến độ bền của dụng cụ, độ bóng bề mặt và năng suất.

Nhôm được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đa dạng vì các đặc tính như trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn cao và các giải pháp về tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao. Tuy nhiên, việc gia công nhôm không phải là điều dễ dàng. Những thuộc tính tương tự làm cho nhôm trở nên tiện dụng cũng gây ra những thách thức gia công đặc biệt cao, cụ thể là nhiệt và phoi.

Hướng dẫn này sẽ giúp bạn có những công cụ tốt nhất để giải quyết mọi thách thức phát sinh trong quá trình gia công nhôm.

Lựa chọn hợp kim nhôm phù hợp

Việc lựa chọn hợp kim nhôm phù hợp là nền tảng để gia công CNC thành công. Các hợp kim khác nhau có các đặc tính khác nhau có thể ảnh hưởng đáng kể đến quá trình gia công.

Hợp kim nhôm thông dụng cho CNC

Các hợp kim nhôm được sử dụng phổ biến nhất trong gia công CNC nhôm bao gồm:

• Nhôm 6061: Nó có tính chất cơ học tốt và dễ hàn và do tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao nên nó phù hợp với các mục đích kết cấu và có khả năng chống ăn mòn tốt.

• Nhôm 7075: Vật liệu cụ thể này là hợp kim có độ bền cao, được ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Nó có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao nhưng khả năng hàn kém hơn một chút so với 6061.

• Nhôm 2024: Phổ biến vì độ bền mỏi và độ bền cao, hợp kim này được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ để sản xuất. Nhưng điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng các phương pháp gia công thích hợp để luôn có được kết quả chính xác.

Có nghĩa là, mỗi hợp kim này đều có những đặc điểm nhất định để gia công. Ví dụ, mặc dù 6061 dễ dàng ngăn chặn độ phân giải và hình dạng tốt hơn, nhưng 7075 cần rất chú ý đến các thông số khác như tốc độ tiến dao, tốc độ cắt để tránh quá nhiệt và mài mòn dụng cụ.

Những cân nhắc về gia công dành riêng cho hợp kim

Kiến thức về đặc tính của các hợp kim nhôm khác nhau sẽ hướng dẫn bạn sử dụng công cụ nhôm CNC phù hợp và cài đặt các thông số phù hợp trên máy của bạn. Ví dụ, gia công nhôm 6061 dễ dàng hơn so với nhôm 7075, tạo ra nhiều nhiệt hơn và do đó có lợi thế về tốc độ cắt và bước tiến thấp hơn. Các thuộc tính này xác định chiến lược gia công của bạn và việc lựa chọn hợp kim phải phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng của nó.

Các thông số gia công CNC chính cho nhôm

Gia công CNC dựa trên một số yếu tố chính quyết định năng suất của quá trình gia công và đặc tính của sản phẩm được tạo ra. Đó là tốc độ cắt, tốc độ trục chính, tốc độ tiến dao, độ sâu cắt, tốc độ nhấn chìm, tải phoi và các yếu tố khác. Kiến thức về các tham số này rất quan trọng để có được kết quả đúng như kế hoạch.

1. Tốc độ cắt

Tốc độ cắt có thể được định nghĩa là tốc độ mà dụng cụ cắt được đưa qua vật liệu, thường được biểu thị bằng feet trên phút hoặc mét trên phút. Thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ loại bỏ vật liệu và đặc tính hoàn thiện của chi tiết gia công.

Tốc độ cắt tối ưu giúp tối ưu hóa tuổi thọ dụng cụ và năng suất của máy ép và dụng cụ. Tốc độ cao có thể tạo ra nhiệt có hại cho dụng cụ cắt cũng như khả năng gia công và độ bóng bề mặt kém ở tốc độ thấp. Công thức tính tốc độ cắt (Cs) là:

Cs = π x d x n

Ở đâu:

π = 3,14

d = đường kính phôi

n = tốc độ trục chính tính bằng vòng/phút

2. Tốc độ nạp

Tốc độ tiến dao đề cập đến khoảng cách mà dụng cụ cắt xuyên vào phôi trên một vòng quay trục chính ảnh hưởng đến bề mặt hoàn thiện, độ bền của dụng cụ và tốc độ gia công. Nó thường được xác định bằng Inch mỗi phút (IPM) hoặc Milimet mỗi phút (MM/phút).

Kiểm soát tốc độ tiến dao, tốc độ loại bỏ vật liệu thiếc và vật liệu ngoài cũng như tốc độ hư hỏng dụng cụ được duy trì. Những điều kiện này khiến dụng cụ bị mòn rất nhanh khi tốc độ tiến dao được tăng lên trong khi mất nhiều thời gian khi giảm tốc độ tiến dao.

Công thức tính tốc độ cấp liệu (F) là:

F=f×n

Ở đâu:

f = độ dịch chuyển dao trên mỗi vòng quay (tính bằng mm/vòng)

n = tốc độ trục chính (được đo bằng vòng/phút)

Xác định tốc độ nạp phù hợp

Trên thực tế, tốc độ tiến dao có giá trị tùy thuộc vào loại vật liệu, tình trạng của dụng cụ, mã lực sẵn có của máy, chất lượng hoàn thiện và tuổi thọ của dụng cụ.

Theo quy định, làm việc với các vật liệu có tính chất mềm hơn cho phép sử dụng tốc độ tiến dao cao hơn, trong khi các vật liệu như nhôm và đồng có độ cứng cao hơn nên được sử dụng ở tốc độ tiến dao thấp hơn để tránh dụng cụ bị mòn nhiều hơn trong khi vẫn giữ được chất lượng. hướng lên.

3. Độ sâu cắt

Độ sâu cắt cho biết độ dày của vật liệu được loại bỏ trong một lần cắt, thường dao động từ 0,5 đến 2 mm, tùy thuộc vào loại vật liệu và khả năng của máy. Độ sâu cụ thể không được tiêu chuẩn hóa mà nên được lựa chọn dựa trên đặc tính vật liệu và khả năng của dụng cụ.

Hướng dẫn về độ sâu cắt

• Vật liệu mềm (ví dụ: Nhôm): Độ sâu có thể cao hơn (1-2 mm).

• Vật liệu cứng (ví dụ: Thép): Độ sâu phải thấp hơn (0,5-1 mm).

4. Tốc độ trục chính (RPM)

Tốc độ trục chính là tốc độ quay của dụng cụ cắt hoặc phôi, được đo bằng số vòng quay trên phút (RPM). Nó đóng một vai trò quan trọng trong hiệu quả cắt, tuổi thọ dụng cụ và chất lượng hoàn thiện bề mặt. Tốc độ trục chính phải được điều chỉnh theo vật liệu được gia công.

Tính tốc độ trục chính

Công thức tính tốc độ trục chính (n) là:

n=Cs×1000 / π×d

Ở đâu:

• Cs= tốc độ cắt (m/phút)

• d= đường kính phôi (mm)

5. SFM / Feet bề mặt mỗi phút

Feet bề mặt mỗi phút (SFM) đo tốc độ cắt trên bề mặt phôi và ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả cắt và chất lượng bề mặt. Công thức của SFM là:

SFM= π× D × RPM / 12

Ở đâu:

D = đường kính phôi (inch)

RPM = tốc độ trục chính (vòng quay mỗi phút)

6. Tỷ lệ lao dốc

Tốc độ lao là tốc độ mà dụng cụ cắt di chuyển theo chiều dọc vào vật liệu, thường được đo bằng inch trên phút (IPM) hoặc milimét trên phút (MM/phút). Tốc độ lao được tối ưu hóa tốt giúp giảm mài mòn trên dụng cụ cắt và nâng cao hiệu quả gia công. Công thức tính tỷ lệ sụt giảm là:

Tốc độ nhấn = Bước tiến trên mỗi răng Số lượng sáo Tốc độ trục chính

7. Tải chip

Tải phoi đề cập đến vật liệu được loại bỏ bởi mỗi lưỡi cắt trong quá trình chạy qua. Duy trì tải phoi tối ưu là điều cần thiết cho tình trạng dụng cụ, chất lượng hoàn thiện bề mặt và hiệu quả gia công. Tải phoi phù hợp sẽ cân bằng một số yếu tố, bao gồm loại vật liệu, tình trạng dụng cụ cắt và khả năng của máy.

Cân bằng tải chip

• Loại vật liệu: Vật liệu mềm hơn thường cho phép tải phoi cao hơn.

• Dụng cụ cắt: Dụng cụ chất lượng cao có thể xử lý tải phoi lớn hơn.

• Công suất máy: Máy mạnh hơn có thể đáp ứng tải chip cao hơn mà không ảnh hưởng đến độ chính xác.

Các thông số khuyến nghị cho nhôm

Nhôm là một trong những vật liệu được sử dụng nhiều nhất trong gia công CNC vì nó nhẹ, chắc chắn và dễ gia công. Để đạt được kết quả tốt nhất, dụng cụ cắt phải sắc bén để giảm lượng nhiệt sinh ra trong khi gia công. hơn nữa tốc độ làm mát và bôi trơn đóng vai trò to lớn trong tuổi thọ của dụng cụ cắt cũng như độ bóng bề mặt.

• Tốc độ trục chính: 3000-6000 vòng/phút

• Tốc độ cắt: 600-1000 feet mỗi phút (ft/phút)

• Tốc độ tiến dao: 0,002-0,005 inch mỗi răng (IPT)

• Độ sâu cắt: 0,04-0,10 inch

• Bề mặt hoàn thiện: Tốc độ trục chính cao kết hợp với tốc độ tiến dao thấp giúp đạt được bề mặt mịn.

Lựa chọn dụng cụ cho gia công nhôm CNC

Lựa chọn dụng cụ phù hợp là một trong những yếu tố quan trọng trong quy trình phay nhôm CNC. Việc lựa chọn dụng cụ ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình gia công hoặc sản xuất và chất lượng tổng thể của thành phẩm.

Vật liệu công cụ tốt nhất cho nhôm

Khi nói đến gia công nhôm, loại vật liệu được sử dụng trên công cụ này có ảnh hưởng rất nhiều. Các vật liệu phổ biến bao gồm:

• Dụng cụ cacbua: Dụng cụ cacbua được ứng dụng trong gia công nhôm vì độ cứng hoặc khả năng chống mài mòn của chúng. Cần ít lực hơn, chúng có thể xử lý tốc độ trục chính cao và cũng mang lại bề mặt hoàn thiện phong phú hơn so với các công cụ HSS.

• Dụng cụ HSS: HSS rẻ hơn cacbua, mặc dù hiệu suất của chúng có thể không nhanh và có thể không có nhịp dài như dụng cụ cacbua. Nhưng chúng có thể thích hợp cho công việc với số lượng sản xuất nhỏ hoặc sử dụng ít chuyên sâu hơn.

Lớp phủ công cụ và hình học cho hiệu quả

Lớp phủ công cụ, chẳng hạn như TiN (Titanium Nitride) hoặc TiAlN (Titanium Aluminium Nitride), có thể nâng cao đáng kể hiệu suất bằng cách giảm ma sát và cải thiện khả năng chống mài mòn. Ngoài ra, việc chọn hình dạng công cụ phù hợp có thể tối ưu hóa hiệu suất:

• Góc xoắn cao: Dụng cụ có góc xoắn cao có thể cải thiện khả năng thoát phoi và giảm khả năng dính dụng cụ, điều này rất quan trọng trong gia công nhôm.

• Sáo được đánh bóng: Thiết kế me được đánh bóng giúp loại bỏ phoi hiệu quả và ngăn phoi đóng gói, nâng cao hiệu quả tổng thể.

Thực hành tốt nhất để tối ưu hóa các thông số gia công CNC

Việc áp dụng các phương pháp thực hành tốt nhất trong gia công CNC là rất quan trọng nếu người ta muốn đạt được năng suất tối ưu, độ bền của dụng cụ và có được bộ phận chất lượng. Dưới đây là một số chiến lược cần xem xét:

Chiến lược cắt thích ứng

Chiến lược tham số cắt thích ứng cho phép người dùng sửa đổi một hoặc một số tham số của dây chuyền trong giai đoạn gia công tùy thuộc vào điều kiện hiện tại. Ngoài ra, điều này còn làm tăng hiệu suất và giảm khả năng gãy dụng cụ, do đó tăng độ bền cho dụng cụ.

Điều chỉnh dữ liệu theo thời gian thực

Các ứng dụng như vậy có thể được tích hợp để giám sát các vùng mong muốn và thực hiện các hiệu chỉnh cần thiết đối với các tham số cắt khi điều kiện cho phép. Quá nhiệt của dụng cụ có thể được loại bỏ thông qua việc kiểm soát nhiệt độ như có thể thấy qua việc giám sát hiệu suất như số lần sử dụng trước khi cần thay thế.

Tối ưu hóa phần mềm CNC

Mỗi máy CNC hiện tại đều chứa các chương trình máy tính có thể tự động tinh chỉnh các cài đặt cơ bản theo cách sử dụng. Việc sử dụng các tính năng này có thể giúp cải thiện các thử nghiệm và chất lượng của sản phẩm cuối cùng cũng như cải thiện quá trình gia công phôi.

Kỹ thuật quản lý nhiệt

Kiểm soát nhiệt là rất quan trọng trong gia công nhôm CNC. Bằng cách chọn tốc độ cắt, tốc độ tiến dao thích hợp và cách tiếp cận phù hợp với ứng dụng chất làm mát, có thể giảm thiểu sự tích tụ nhiệt và do đó giảm xu hướng mài mòn sườn dụng cụ và lớp hoàn thiện Quả cầu.

Công cụ kiểm soát hình học nâng cao

Có hình dạng công cụ tối ưu được sử dụng để hiệu suất và kết quả cũng có thể được cải thiện tùy thuộc vào nhiệm vụ được gia công. Về cơ bản, các công cụ sử dụng trong gia công nhôm nên đặc biệt ưu tiên vấn đề loại bỏ phoi và tản nhiệt.

Sử dụng chất làm mát và bôi trơn trong gia công nhôm CNC

Việc sử dụng đúng chất làm mát và bôi trơn là rất quan trọng trong gia công CNC để quản lý nhiệt và cải thiện hiệu suất của dụng cụ.

• Tầm quan trọng của chất làm mát đối với quản lý nhiệt: Chất làm mát làm giảm sự tích tụ nhiệt trong quá trình gia công, ngăn ngừa mài mòn dụng cụ và đảm bảo bề mặt hoàn thiện tốt hơn. Chúng cũng có thể hỗ trợ loại bỏ chip, cải thiện việc quản lý chip.

• Thực hành làm mát tốt nhất: Chất làm mát hòa tan trong nước thường có hiệu quả khi gia công nhôm. Điều cần thiết là phải chọn chất làm mát tương thích với nhôm để ngăn chặn các phản ứng hóa học có thể làm hỏng vật liệu hoặc dụng cụ.

Những sai lầm thường gặp cần tránh khi gia công nhôm CNC

Đáng ngạc nhiên là ngay cả những thợ máy chuyên nghiệp cũng có thể thấy mình bị ảnh hưởng bởi những gì tác động đến quá trình gia công. Dưới đây là những sai lầm phổ biến cần chú ý:

Tốc độ trục chính không chính xác

Khi chạy trục xoay ở tốc độ sai, dụng cụ thường bị cháy và phát triển các dấu hiệu hỏng hóc ban đầu khác. Hãy nhớ rằng tốc độ trục chính của bạn phải luôn được điều chỉnh theo loại hợp kim nhôm nhất định mà bạn đang làm việc.

Tỷ lệ thức ăn không phù hợp

Áp dụng tốc độ tiến dao sai có thể dẫn đến độ mòn dụng cụ cao hoặc chất lượng hoàn thiện bề mặt thấp. Tỷ lệ thức ăn phải bằng với tỷ lệ cắt để đạt được kết quả tốt.

Di tản chip kém

Việc thoát phoi kém hoặc không đủ cũng gây ra các vấn đề như đóng phoi, do đó độ hoàn thiện kém và độ mòn dụng cụ cao. Do đó, điều quan trọng đối với chiến lược gia công của bạn là luôn có một kế hoạch thích hợp để xử lý phoi.

Bỏ qua chất làm mát

Sử dụng chất làm mát không phù hợp có nghĩa là chúng có thể quá nóng và điều này sẽ làm giảm thời hạn sử dụng của dụng cụ. Sửa đổi kỹ thuật làm mát phù hợp với điều kiện gia công của dự án của bạn.

Lập kế hoạch đường dẫn công cụ không hiệu quả

Khi đường đi thích hợp của dụng cụ không được lên kế hoạch thì sẽ mất nhiều thời gian hơn trong quá trình gia công và độ mòn của dụng cụ sẽ tăng lên. Bạn nên dành nhiều thời gian hơn để phát triển đường chạy dao chính xác nhằm tính đến tất cả các trường hợp có thể truy cập được trong quy trình.

Phần kết luận

Việc chọn đúng thông số gia công nhôm CNC không chỉ bao gồm một số bước cụ thể mà còn phải tính đến một số yếu tố. Việc lựa chọn hợp kim và loại dụng cụ, tốc độ cắt và tốc độ tiến dao đều là những quyết định nhỏ ảnh hưởng đến hiệu quả chung của quy trình gia công của bạn. Khi hiểu đầy đủ tất cả các chi tiết cụ thể về gia công nhôm và sử dụng CNC nhôm của Chevron thì người ta có thể nhận được lợi nhuận tốt nhất mà không tốn nhiều công sức và chi phí khi cần thiết.

Thông tin ở đây sẽ truyền cảm hứng cho bạn để không ngừng nghiên cứu các công nghệ và phương pháp mới để trở thành người vận hành máy móc gia công giỏi ở bất cứ nơi nào bạn được giao. Điều này là do việc áp dụng văn hóa cải tiến liên tục trong quy trình làm việc sẽ không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn tính bền vững trong hoạt động CNC của bạn.