CNC обработка алюминия: всеобъемлющее руководство

2025-06-23

Алюминий является популярным выбором материала для обработки с ЧПУ из-за его благоприятных физических качеств. Он прочен, что делает его подходящим для механических частей, а его окисленный внешний слой сопротивляется коррозии, вызванной элементами. Эти преимущества сделали алюминиевые детали популярными в различных отраслях промышленности, особенно в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и потребительской электронике.

В этой статье излагаются некоторые из основных преимуществ обработки алюминия с ЧПУ и почему он является одним из самых популярных.быстрое прототипирование и производственных процессов.

Почему алюминий в обработке с ЧПУ

Обработка алюминия с ЧПУ имеет несколько преимуществ, как ниже, по сравнению с другими металлами.

Коррозионная стойкость

Алюминий обладает сильной коррозионной устойчивостью, которая обеспечивает защиту от химического износа и окисления. 6061 является одним из самых коррозионно устойчивых сортов, и он используется в различных приложениях для защиты от коррозионных сред.

Переработка

Алюминий высоко перерабатывается, что делает его идеальным для компаний, стремящихся уменьшить свое воздействие на окружающую среду или свести к минимуму материальные отходы при экономии денег. Из-за потенциально огромного количества отходов, генерируемых этими операциями во время резки деталей, в приложениях для обработки ЧПУ часто используются перерабатываемые материалы.

Соотношение прочности к весу

Алюминий используется во многих частях из-за его отличных физических особенностей, таких как его легкий вес, но высокая прочность. Качества алюминия делают его отличным для производства важнейших деталей в различных отраслях промышленности, включая автомобильную и аэрокосмическую промышленность. Автомобильные валы и авиационные фитинги являются двумя примерами деталей, которые полагаются на алюминий с обработкой ЧПУ.

Важно понять, что различные типы алюминия служат различным целям. Состав общего назначения, такой как 6061, имеет высокое соотношение прочности к весу, которое совместимо с широким спектром деталей. Между тем, морские и аэронавтические приложения могут потребовать более прочного алюминия, такого как класс 7075.

Электропроводность

Из-за отличной проводимости алюминия, обрабатываемый с ЧПУ алюминий часто используется в электрических компонентах. Хотя чистый алюминий не так же проводящий, как медь, он может проводить около 37,7 миллиона Siemens на метр при комнатной температуре около 20°C. Некоторые сплавы могут иметь более низкую проводность, но алюминий, как правило, более проводящий, чем нержавеющая сталь и другие металлы.

Обработаемость

Инженеры обычно предпочитают алюминий другим металлам из-за его обрабатываемости. Поскольку этот металл легко сформировать и разрезать, его можно правильно и эффективно резать с помощью машин для обработки ЧПУ. Этот высокий уровень обрабатываемости уменьшает сроки обработки, что делает процедуру значительно более экономичной. Кроме того, обрабатываемость алюминия снижает вероятность деформации компонента при резке детали, что приводит к большей точности, точности и повторяемости.

Алюминиевые процессы обработки с ЧПУ

Существует множество технологий обработки ЧПУ, доступных сегодня для обработки алюминия. Ниже приведены некоторые из этих процессов:

CNC фрезерная

ЧПУ фрезеры алюминиевые процессы являются наиболее широко используемыми в обработке алюминиевых деталей с ЧПУ. Многоточное резание вращается вдоль своей оси, чтобы удалить материалы, в то время как деталь либо остается стационарным, либо вращается вдоль своей оси. Это движение может осуществляться вдоль многих ос.

Этот процесс ЧПУ идеально подходит для обработки сложных алюминиевых компонентов, включая корпусы, кронштейны и т.д.

CNC Поворот

Рабочая часть вращается на заказ;CNC токарная операции, но одноточечный режущий инструмент остается неподвижным вдоль своей оси во время удаления материала. Он лучше всего подходит для цилиндрических частей, таких как валы, корпусы и кольца.

CNC бурение

CNC бурение - это процесс создания отверстия в детали. Многоточный вращающийся резающий инструмент определенного размера идет по прямой линии, перпендикулярной сверленной поверхности, эффективно создавая отверстие. Этот процесс ЧПУ используется для создания точных отверстий в алюминиевых деталях, таких как пластины, блоки и аэрокосмические компоненты.

ЧПУ маршрутизация

Маршрутизация с ЧПУ идеально подходит для резки и формирования тонких алюминиевых листов, панелей и сложных 2D / 3D профилей. ЧПУ-маршрутизаторы используют высокоскоростные вращающиеся резающие инструменты для создания точных разрезов, что делает их идеальными для легких конструктивных компонентов и декоративных элементов.

Шаги для улучшения размерной стабильности в алюминии ЧПУ

Вот шаги, которые следует выполнять для повышения размерной стабильности в алюминии с ЧПУ:

Оптимизация рабочей процедуры

Необходимо прочно закрепить деталь, чтобы остановить движение и вибрацию во время обработки. Хорошо спроектированные крепления обеспечивают достаточную силу зажима и поддержку, улучшая стабильность и точность, особенно для сложных или тонкостенных компонентов. Если трехчелюстный самоцентрирующий патрон или пружинный патрон используется для радиального зажима тонкостенного компонента обробляемого ЧПУ бутушки, деталь, безусловно, исказится после освобождения после обработки. Следовательно, предпочтительным является метод сжатия осевого конечного лица с высокой жесткостью.

В внутренний отверстие детали может быть помещен резьбовый тормоз для позиционирования на основе внутреннего отверстия детали. Для точности обработки, избегайте расслабления и деформации во время обработки внешнего круга, это обязательно затянуть гайку назад, нажмите конечное лицо и крепко покрыть пластину.

Используйте правильный метод операции

Выберите соответствующую глубину резания, скорость шпинделя и скорость подачи;

Фокусированная обработка препятствует рассеиванию тепла, рекомендуется использовать симметричные методы обработки с обеих сторон компонентов.

Для применения равномерной силы на деталь и минимизации деформации для всех полостей детали используется многослойная техника обработки алюминия.

Однако сверлите перед алюминиевой фрезерной машиной при обработке деталей с глубокой полостью, чтобы предотвратить неадекватное удаление щеплений, что приводит к расщеплению, повреждению инструмента и перегреву детали.

Улучшение структуры инструмента

С большой пластичностью алюминий склонен к существенным деформациям во время обработки, крайне важно уменьшить количество зубов фрезеры во время обработки алюминия.

Алюминиевые чипы липкие и могут мешать изготовлению деликатных предметов с необходимыми допусками. Увеличение разрыва между резающими краями позволяет большим чипам бежать.

Чтобы мелить резающий край, держите грубость ниже 0,4 мкм и используйте соответствующие шлифовые процессы. Это устранит любые нежелательные разрезы, что приведет к снижению рассеивания тепла и искажению резки.

Замена или ремонт резкого инструмента должен соответствовать установленным критериям. В результате, когда шерсткость поверхности превышает 0,2 мм и температура резки превышает 100 градусов по Цельсию, необходимо изменить или пополнить инструмент.

Снижение внутренних стрессов в Металл кусок

Алюминиевый материал может иметь внутренние напряжения и вызывать деформацию во время обработки. Предварительная обработка материала с помощью методов ослабления напряжения, таких как отжигание или тепловая стабилизация, помогает уменьшить остатковое напряжение и увеличить стабильность размеров. Естественное или искусственное старение и вибрационная обработка являются стандартными методами для устранения внутреннего напряжения алюминиевых деталей.

Естественное старение подвергает деталь естественным обстоятельствам, таким как на открытом воздухе, чтобы естественным образом освободить внутреннее напряжение деталя, в конечном счете устранив или снижая остаточное напряжение. Искусственное старение - это искусственная процедура, которая часто включает в себя нагрев или замораживание для устранения или уменьшения микронапряжения и обработки остаточного напряжения в рабочей части после гашения, чтобы предотвратить искажения и слома.

Метод снижения напряжения вибрации использует портативный мощный вибратор, чтобы заставить структуру алюминиевого сплава вибрировать. Пластическая деформация уменьшает и перераспределяет внутреннее напряжение. Для алюминиевого сплава рекомендуется использовать метод ослабления вибрационного напряжения в течение 0-2 часов после гашения, и он может снизить остаточное напряжение на 50% -70%.

Общие проблемы в обработке алюминиевого сплава

Есть некоторые общие проблемы, на которые следует обратить внимание во время обработки алюминия с ЧПУ, и они включают:

Проблемы поверхностной обработки

Поверхностная обработка улучшает внешний вид, коррозионную устойчивость и износоустойчивость деталей из алюминиевого сплава. Однако он имеет недостатки, такие как плохая adherence покрытия. Если поверхность алюминиевого сплава не достаточно чиста для приготовления, покрытия, такие как краска или покрытие, могут не прилепиться, в результате чего с течением времени происходит отщепление, пузырь или шелушение. Это не только эстетическая проблема, но и может поставить под угрозу защитную функцию покрытия.

Анодирование, популярный процесс обработки поверхности алюминиевых сплавов, также может создать проблемы. Достижение стабильной и однородной толщины анодной оксидной пленки может быть сложным. Изменения толщины пленки могут вызвать изменения цвета, коррозионной устойчивости и электроизоляционных качеств. Для достижения высококачественного анодного покрытия необходимо тщательно управлять такими переменными, как состав электролита, плотность тока и время обработки.

Нос и слом инструмента

Хотя алюминиевые сплавы обычно считаются легкими в обработке, неправильные условия резки могут привести к чрезмерному износу и слому инструмента. Высокая теплопроводность алюминия означает, что тепло быстро передается далеко от зоны резки, вызывая тепловое расширение и повреждение инструмента. Чтобы продлить срок службы инструмента, машинисты должны использовать карбидные или алмазные инструменты, предназначенные для выдержания высоких скоростей резки. Оптимизация скоростей подачи и уменьшение глубины реза также может свести к минимуму ненужное напряжение инструмента и улучшить производительность обработки.

Деформация рабочей части

Тонкие алюминиевые детали особенно восприимчивы к деформации из-за внутренних напряжений и чрезмерного выработки тепла во время обработки. Когда слишком много тепла вводится в материал, он может расширяться неравномерно, вызывая искривление или изгибание конечной части. Чтобы предотвратить это, надлежащие методы удержания рабочей части должны использоваться для безопасной поддержки рабочей части, одновременно минимизируя ненужную силу зажима, которая может вызвать напряжение. Кроме того, использование острых режущих инструментов и применение адекватного количества охлаждающей жидкости может помочь рассеивать тепло и поддерживать размерную стабильность детали.

Сварка чипов и адгезия

Алюминий производит длинные, строчные чипы, которые могут сварить на резающий инструмент и мешать процессу обработки. Эта проблема с адгезией может привести к несоответствию резки, увеличению износа инструмента и потенциальному повреждению рабочей части. Чтобы уменьшить сварку чипов, важно использовать охлаждающую жидкость или смазку для создания барьера между инструментом и алюминиевой поверхностью. Выбор правильного покрытия для инструмента, такого как нитрид титана (TiN) или диборид титана (TiB2), может снизить адгезию чипов и повысить общую эффективность обработки.

Преодоление проблем в обработке алюминия с ЧПУ

Несмотря на проблемы при обработке алюминия с ЧПУ, все еще есть несколько способов преодолеть эти проблемы. К ним относятся:

Оптимизация поверхностной обработки

Для улучшения результатов обработки поверхности первичной задачей является хорошая подготовка поверхности. Используйте щелочные очистители или кислотное травление, чтобы тщательно очистить поверхность алюминиевого сплава от любых масел, оксидов или примесей. Это повышает прилепчивость покрытий и анодных пленок.

Держите состав электролита, плотность тока и время обработки под контролем при анодировании. Для декоративной анодированной отделки потребительской электроники может быть целесообразен электролит серной кислоты с плотностью тока 1-2 А/дм² и время обработки 15-30 минут. Используйте автоматизированные анодирующие устройства, которые могут точно контролировать эти параметры, чтобы обеспечить последовательную толщину пленки и цвет.

Борьба с мягкостью и malleability алюминия

В то время как гибкость алюминия облегчает производство, он также подвержен искажениям, особенно при неправильном зажатии. Поддерживайте целостность части, используя адекватные рабочие крепления и избегая ненужной силы.

Снижение износа инструмента и обеспечение точности

Липкая природа алюминия может ускорить износ инструмента, влияя на долгосрочную точность. Чтобы увеличить срок службы инструмента и сохранить точность, используйте карбидные или алмазные инструменты.

Избегать сварки материала на резающем инструменте

Алюминий известен тем, что становится «липким» во время обработки. Эта липкость может привести к тому, что материал сливается с инструментом, особенно на высоких скоростях. Чтобы избежать этого, используйте адекватные инструментальные покрытия, такие как карбонитрид титана (TiCN) и соответствующие охлаждающие жидкости для рассеивания тепла и предотвращения накопления материала.

Общие поверхностные отделки в алюминиевом ЧПУ

Вот некоторые общие поверхностные отделки для проектов обработки алюминия:

Порошковое покрытие

Многие дизайнеры продуктов выбирают порошковое покрытие для ярких, долговечных цветов с хорошей ультрафиолетовой устойчивостью. Алюминиевые детали очищаются и готовятся перед распылением сушеным порошком краски на алюминиевой поверхности электростатическим пистолетом. Алюминиевые куски с порошковым покрытием затем запекаются, чтобы расплавить и вытвердить покрытие в гладкую отделку.

Порошковые покрытия не такие прочные и твердые, как анодированный алюминий, но они обеспечивают отличный внешний вид и отличную защиту от коррозии до тех пор, пока покрытие нетронуто. Порошковое покрытие также менее вредно для окружающей среды, чем жидкая краска, которая использует растворители, включая летучие органические соединения (ЛОС).

Анодирование

Анодирование часто используется для улучшения износостойкости и коррозии алюминиевых изделий. Он также может обеспечить другие желательные преимущества, такие как улучшенное рассеивание тепла и прием цвета.

В отличие от покрытий и красок, анодирование не наносит внешний продукт на наружную часть алюминия. Вместо этого используется электрохимический метод, чтобы вызвать утолщение естественного покрытия оксида алюминия. Это защищает основной алюминий от окружающей среды и позволяет ему принимать красители.

Применения CNC обработки алюминия

Применение CNC обработки алюминия

Алюминиевые сплавы обладают несколькими преимуществами. В результате, алюминиевые детали с обработкой ЧПУ незаменимы в различных отраслях промышленности, включая следующие:

Автомобиль: Подобно аэрокосмической промышленности, различные детали в автомобильной промышленности, такие как валы и другие компоненты.
Аэрокосмическая: Несколько самолетных фитингов из-за их высокого соотношения прочности к весу.
Электрический: Алюминиевые детали с высокой электропроводностью часто используются в качестве электронных компонентов в электрооборудовании.
Спорт: Алюминиевые сервисы ЧПУ также используются в спортивной индустрии. Они часто используются для производства спортивного оборудования, такого как бейсбольные летучие мыши и спортивные свистки.
Продовольствие/фармацевтическое: Алюминиевые детали имеют большое значение в пищевой и фармацевтической промышленности, поскольку они не реагируют с большинством органических соединений.

Лучшие методы производства алюминия CNC

Из-за своей отличной обрабатываемости и соотношения прочности к весу алюминий является популярным металлом для обработки с ЧПУ. Эта обработка приводит к сокращению времени обработки, что снижает затраты на рабочую силу и время машины. Это также облегчает обработку алюминия до более тонких допусков, необходимых для точных изделий.

Однако высокий коэффициент теплового расширения алюминия может поставить под угрозу допуски, если деталь становится слишком горячим во время фрезеры, особенно для тонких деталей. Чтобы избежать каких-либо плохих воздействий, создайте пути к инструментам, которые не останавливаются в одном месте слишком долго. Эта технология позволяет утечить тепло, позволяя проверять и регулировать пути инструмента в программном обеспечении CAM во время программы обработки ЧПУ.

Если силы слишком большие, мягкость некоторых алюминиевых сплавов позволяет деформации во время обработки. Поэтому, чтобы генерировать надлежащее количество силы во время обработки, используйте рекомендуемые подачи и скорости для вашего конкретного сорта алюминия. Еще одно правило для предотвращения деформации заключается в том, чтобы сохранить толщину вашей части более 0,020 дюйма во всех местах.

Еще одно воздействие malleability алюминия является формирование материально-построенный край на резающий инструмент. Это затемняет острую резкую поверхность инструмента, тупит ее и снижает ее резкую способность. Поверхностная отделка детали страдает в результате наращиваемого края. попробуйте различные материалы для резания инструмента, чтобы предотвратить наращивание края; Используйте карбидные вставки вместо HSS (высокоскоростная сталь).

Максимальное повышение точности и эффективности с помощью алюминиевой CNC-обработки

В ZCprecision мы специализируемся на точной обработке алюминия с ЧПУ, предлагая широкий спектр услуг, включая фрезеру, токарную и маршрутизацию. Наши современные объекты, такие как 5-осивые фрезерные центры с ЧПУ Hermle и команда экспертов, гарантируют, что ваши детали соответствуют самым высоким стандартам качества и точности.

Готовы превратить свой дизайн в высокопроизводительный компонент? КонтактыZCточностьсегодня для бесплатной консультации и цитаты. Давайте работаем вместе, чтобы достичь совершенства в ваших производственных усилиях. Ваше видение, наш опыт – давайте построим что-то великое!

Вывод

Алюминий является главным материалом в обработке ЧПУ из-за его уникального сочетания механических свойств и универсальности производства. Его исключительная коррозионная стойкость, высокое соотношение прочности к весу и превосходная электропроводность делают его незаменимым во всех отраслях промышленности - от аэрокосмических компонентов, требующих легкой долговечности, до автомобильных деталей, требующих точности, и от электронных корпусов, требующих теплового управления, до медицинских устройств, требующих биосовместимости. Ассортимент алюминиевых сплавов, таких как универсальный 6061, высокопрочный 7075 и коррозионостойкий 5056, предлагает индивидуальные решения для каждого приложения, в то время как такие процессы, как фрезерование, поворот и бурение, обеспечивают точность в сложных геометриях.

Тем не менее, овладение обработкой алюминия требует решения таких проблем, как износ инструмента, деформация рабочей части и адгезия чипов - проблем, которые можно преодолеть с помощью оптимизированного рабочего хранения, передовых инструментов и стратегических методов охлаждения. Поверхностные обработки, такие как анодирование и порошковое покрытие, еще больше повышают его производительность и эстетическую привлекательность, расширяя его полезность как в функциональных, так и в декоративных приложениях.

Upper News Next News

Get the latest price? We will reply as soon as possible (within 12 hours)