Фрезерование алюминия с ЧПУ: полное руководство по обработке алюминиевых деталей

Aug 03, 2026

Оставить сообщение

1. Выбор материала: Never specify Al6061-T6 plate for high-volume pocketing (>удаление металла 40%). Всегда указывайте, что стресс-снятАл6061-Т651во избежание изгибов и искажений после-механической обработки.

 

2. Правило анодирования:Слои анодированного оксида растут на 50% внутрь и на 50% наружу. Для анодирования твердого покрытия типа III (общая толщина 40 мкм) предварительно-обработайте внутренние диаметры отверстий.на 0,040 мм большечем последний пост-анодировать целевой размер.

 

3. Траектория обработки глубоких карманов:Замените традиционную обработку пазов динамическим трохоидальным фрезерованием (e=10%−15%D, ap=2-3D). В сочетании с 3-полированными концевыми фрезами и MQL/подачей СОЖ под высоким-давлением можно исключить микросварку алюминия (истирание) и поломку инструмента.

 

4. Геометрия инструмента:Используйте 2-концевые фрезы для большого зазора пазов при черновой обработке и 3-концевые фрезы с углом спирали 45 градусов и алмазоподобным углеродным покрытием (DLC) для высокоскоростной чистовой обработки. Избегайте покрытий TiAlN из-за химического родства титана и алюминия.

 

5. Экономические допуски:Стандартный коммерческий допуск для фрезерованных на станке с ЧПУ алюминиевых деталей составляетISO 2768-м (±0,05 мм). Увеличение допусков до ±0,005 мм увеличивает затраты на цикл обработки на 280 % из-за медленных чистовых проходов, термостабилизации и 100 %-ного контроля КИМ.

 

Руководство по фрезерованию алюминия с ЧПУ для прецизионных деталей

Алюминиевые сплавы составляют более 65 % всех легких-конструкционных компонентов, обрабатываемых в рамках прецизионного контрактного производства. В корпусах автомобильных силовых агрегатов, роботизированных манипуляторах, медицинских диагностических шасси и ребрах аэрокосмической конструкции алюминий обеспечивает исключительное соотношение прочности-к-весу (до 130 кН·м/кг) в сочетании с теплопроводностью, достигающей 167 Вт/м·К.

 

Несмотря на широкое мнение в отрасли, согласно которому алюминий легко поддается механической обработке, при крупносерийном-производстве регулярно случаются непредсказуемые отказы. Коэффициенты теплового расширения (23×10−6/К для Al6061), низкие температуры плавления (~660C), пластичность материала и внутренние остаточные напряжения качения создают значительные инженерные препятствия. Неконтролируемая механическая обработка приводит к короблению деталей, истиранию режущих кромок, налипанию стружки и выходу-не-технических размеров после анодирования после-обработки. Для получения общего обзора свойств конструкционных сплавов инженеры могут обратиться к нашемуПолное руководство по обработке алюминия с ЧПУ.

 

Основанная в 2000 году,Сямэнь Дазао Машиныимеет сертифицированные по ISO9001:2015 и IATF16949:2016 производственные мощности, оснащенные 3-осевыми, 4-осевыми и 5-осевыми обрабатывающими центрами с ЧПУ. Обработав более 4,2 млн.фрезерованные алюминиевые детали с ЧПУВ течение двух десятилетий наша команда инженеров составляла это техническое руководство. В этом документе представлены эмпирические данные обработки, математические модели компенсации допусков, критерии выбора инструмента, анализ причин-причин отказов и правила проектирования-по снижению затрат для руководителей отдела закупок и инженеров-механиков.

 

ФРЕЗЕРНЫЙ ПРОЦЕСС АЛЮМИНИЯ С ЧПУ И DFM:

· Step 1: MATERIAL SELECTION ->Al6061-T651 (снятое напряжение), Al7075-T6, Al5052-H32

· Step 2: DFM ANALYSIS -> Wall Thickness >= 0.8 мм, глубина кармана<= 5x Radius (R >= 1.1r)

· Step 3: TOLERANCE PLAN ->Стандарт ISO 2768-m|Математическая компенсация перед анодированием

· Step 4: TOOLING & PATHS ->3 канавки, угол спирали 45 градусов, с покрытием DLC|Динамическое трохоидальное фрезерование

· Step 5: QUALITY VERIFICATION ->Оптическая спектрометрия|3D-контроль КИМ|Аудит ИСО/IATF

 

Выбор алюминиевого сплава и металлургическая обрабатываемость

Выбор оптимальной марки алюминия требует баланса между механической прочностью, коррозионной стойкостью, свариваемостью, стоимостью сырья и индексом обрабатываемости. Ниже приведен подробный инженерный анализ основных деформируемых алюминиевых сплавов, используемых в производстве.прецизионное фрезерование алюминия.

 

Относительное сравнение показателей обрабатываемости (%):

· Ал7075-Т6: 100%

· Ал2024-Т3: 95%

· Ал6061-Т651: 85%

· Ал7050-Т7451: 80%

· Ал5052-H32: 50%

 

Правила выбора закалки Al6061 T6 и T651

Al6061 (семейство Al-Mg-Si) — это «рабочая лошадка» общего машиностроения. Он обладает высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и отличной свариваемостью.

· Базовый химический состав:Магний (0,8–1,2%), Кремний (0,4–0,8%), Медь (0,15–0,40%), Хром (0,04–0,35%), Железо (меньше или равно 0,7%).

 

· Различия в состоянии темперамента (T6 и T651):

· Т6 Темперамент:Раствор термически-обработан и искусственно состарен. Материал Т6 сохраняет высокие внутренние остаточные напряжения, возникающие при быстрой закалке в воде. Когда при сильной обработке карманов удаляется значительная часть металла с одной стороны пластины Т6, эти внутренние напряжения разбалансируются, что приводит к сильному прогибу детали.

·T651 Темперамент:Раствор подвергается термической-обработке, напряжению-снимается путем контролируемого растяжения (постоянное схватывание от 1,5 % до 3 %), а затем искусственно состаривается.Наш mandates Al6061-T651 stock for all plate components requiring >30% удаление материала.

 

Характеристики высокопрочного аэрокосмического фрезерования Al7075

Al7075 (семейство Al-Zn-Mg-Cu) — это сверх-высоко-прочный сплав для аэрокосмической промышленности. Цинк является основным легирующим элементом (5,1–6,1%).

 

· Базовый химический состав:Цинк (5,1–6,1 %), Магний (2,1–2,9 %), Медь (1,2–2,0 %), Марганец (0,30 %), Кремний (0,40 %).

· Производительность обработки:Предел текучести достигает 503 МПа (почти вдвое больше, чем у 6061-Т6). Материал режется короткой, хрупкой стружкой и не проявляет липкости, обеспечивая превосходную шероховатость поверхности (Ra<0.4μm) during finishing.

· Ограничения:Высокая стоимость сырья (~ в 2,2 раза дороже 6061), пониженная коррозионная стойкость и плохая свариваемость.

 

Сравнение характеристик вторичного сплава для Al5052, Al2024 и Al7050

· Ал5052-H32:Не-термо-обрабатываемый сплав с высоким содержанием магния (2,2–2,8%). Обладает высокой пластичностью и мягкостью, что делает его склонным к образованию наростов на кромках и образованию длинной, волокнистой стружки во время фрезерования. Лучше всего подходит для кронштейнов из листового металла, требующих последующего изгиба.

 

· Ал2024-Т3:Алюминий, легированный медью-, обеспечивает исключительную усталостную прочность. Широко используется в сдвигающихся стенках и натяжных элементах самолетов. Требует жесткого контроля температуры во время фрезерования из-за теплового расширения.

 

· Ал7050-Т7451:Разработан для толсто-конструктивных деталей аэрокосмической отрасли (толщиной более 100 мм). Обеспечивает превосходную-стойкость к коррозионному растрескиванию по сравнению с 7075-T6.

Raw 6061-T651 aluminum billet stock inspection at Dazao Machinery production facility

 

Подробная матрица металлургических свойств и обрабатываемости

Марка и закал алюминия

Плотность (г/см3)

Предел прочности (МПа)

Предел текучести (МПа)

Твердость по Бринеллю (HB)

Теплопроводность (Вт/м⋅К)

Коэффициент теплового расширения (

μm/m⋅∘C)

Рейтинг обрабатываемости (%)

Основное промышленное применение

Ал6061-Т6

2.70

310

276

95

167

23.2

80%

Автомобильные кронштейны, промышленные рамы

Ал6061-Т651

2.70

310

276

95

167

23.2

85%

Прецизионные конструкционные пластины, полупроводниковые камеры

Ал7075-Т6

2.81

572

503

150

130

23.6

100%

Аэрокосмические ребра, робототехнические руки,-высокие нагрузки

Ал7075-Т651

2.81

572

503

150

130

23.6

100%

Лонжеронные элементы конструкции самолета, оборонительные крепления

Ал2024-Т3

2.78

483

345

120

121

22.8

95%

Аэрокосмические обшивочные панели, военная техника

Ал5052-H32

2.68

230

193

60

138

23.8

50%

Морские корпуса, листовые кронштейны

Ал7050-Т7451

2.83

524

462

140

157

23.5

80%

Heavy aerospace bulkheads (>Толщина 80 мм)

 

Неисправности фрезерования алюминия с ЧПУ и решения для цехов

Стандартные руководства по обработке часто представляют собой идеальные теоретические сценарии. В цехах реальные-производственные условия представляют собой сложные физические переменные. Ниже приведены три подробных случая инженерных сбоев, задокументированных в Dazao Machinery, а также технические протоколы, разработанные для их устранения.

 

Сводная информация о поломке цеха DAZAO:

1. Residual Stress Warping -> Root Cause: Unbalanced quenched stress in Al6061-T6 plate ->Решение: перейти на Al6061-T651 + Симметричная черновая обработка + отжиг под напряжением.

 

2. Anodizing Bore Shrinkage -> Root Cause: 50% inward growth of Al2O3 layer during anodizing ->Решение: предварительно-отверстие станка было увеличено с использованием формулы компенсации Дазао.

 

3. Chip Packing & Micro-Welding -> Root Cause: High RPM thermal softening with 4-flute end mill in deep slot ->Решение: концевая фреза DLC с 3 зубьями + динамическая трохоидальная траектория + 70- стержень MQL.

 

Устранение деформации остаточного напряжения и прогиба деталей

Описание инцидента

 

Порядка 150 листов корпуса для аэрокосмической отрасли (350×200×15 мм), фрезерованных из стандартной листовой заготовки Al6061-T6, после механической обработки показали неприемлемо высокую погрешность изгиба. После отпускания губок тисков центр пластины подпружинился вверх, что привело к ошибке плоскостности в0.82мм по длине 350 мм. Это превысило допуск вытяжки менее или равный 0,05 мм, в результате чего вся первоначальная партия не прошла контроль качества.

 

Анализ первопричин

 

Стандартная пластина Al6061-T6 содержит высокие внутренние остаточные сжимающие напряжения на внешних поверхностях, уравновешивающие внутренние растягивающие напряжения, вызванные закалкой в ​​воде. Обработка полости объемом 60% на верхней стороне нарушила это равновесие. Оставшийся нетронутым нижний сжимающий слой расширился относительно верхнего, деформировав деталь.

 

Инженерный протокол Дазао

 

1. Замена материала:Изменена спецификация материала с Al6061-T6 наАл6061-Т651с использованием растягивающейся-листовой заготовки.

2. Траектория симметричной черновой обработки:Реализована сбалансированная программа удаления металла. Обработали глубину 50 % на стороне A, перевернули заготовку на обработку на 100 % глубины на стороне B, а затем вернули на сторону A для окончательного прохода.

3. Этап снятия термического стресса:Введен промежуточный-отжиг для снятия напряжения (175∘C в течение 2 часов, печь охлаждена) после чернового фрезерования перед окончательными прецизионными чистовыми проходами. Ошибка плоскостности упала ниже0,018 мм.

 

Расчет смещения размеров при анодировании для прецизионных отверстий

Описание инцидента

 

Партия корпусов шарниров роботов 7075-T6 имела прецизионное отверстие для подшипника, указанное на сайте.

∅28.000ммnews-95-41(подходит H7). Следующийпрецизионное фрезерование алюминия с чпуопераций, проверка КИМ подтвердила отверстия диаметром 28,012 мм. Детали были отправлены на анодирование твердого покрытия типа III (номинальная толщина слоя 40 мкм). Проверка после-анодирования показала, что внутренний диаметр отверстия уменьшился до ∅27,968 мм, что сделало всю партию непригодной для использования в сборе подшипников.

 

Анализ первопричин

 

Анодирование — это процесс электрохимического преобразования, который превращает поверхностный базовый алюминий в оксид алюминия (Al2O3). Крайне важно,Анодированное покрытие растет на 50 % внутрь подложки и на 50 % наружу от исходной поверхности..

 

Общая толщина пленки 40 мкм расширяется наружу на 20 мкм на каждую стенку. Для внутреннего отверстия такой рост наружу уменьшает внутренний диаметр на 2×20 мкм=40 мкм (0,040 мм). При оценкеварианты прецизионного анодирования поверхности, необходимо строго соблюдать припуски на размеры перед-обработкой.

 

Математическая формула компенсации и протокол

Чтобы достичь целевого размера после-анодирования (Dфинальный), размер предварительной-механической обработки анодирования (Dпредварительно) необходимо рассчитывать по следующим уравнениям:

 

Внешний рост на стену (δвне)=Tфильм×0.50

 

Для внутренних отверстий: Dпредварительно=Dфинальный+(2×δвне)

 

Для внешних валов: Dпредварительно=Dфинальный−(2×δвне)

 

Где Tфильм представляет собой общую толщину анодного покрытия.

 

Таблица припусков на отверстие для предварительной-Дазао обработки (цель: H7 Fit∅28.000мм)

Тип анодирования

Указанная толщина пленки (

ТфильмTфильм​)

Внешний рост / Стена (

δвыходδвне​)

Цель обработки отверстия (

ДпреDпредварительно​)

Последнее сообщение-Размер отверстия для анодирования (

ФиналDфинальный​)

Без анодирования

0μm

0,000 мм

∅28,010 мм

∅28,010 мм

Тип II Прозрачный

12μm±2μm

0,003 мм

∅28,016 мм

∅28,010 мм

Тип II Черный

20μm±3μm

0,005 мм

∅28,020 мм

∅28,010 мм

Твердое покрытие типа III

40μm±5μm

0,010 мм

∅28,030 мм

∅28,010 мм

Тип III Твердый + ПТФЭ

50μm±5μm

0,0125 мм

∅28,035 мм

∅28,010 мм

 

Предотвращение истирания при микросварке и образования стружки в глубоких карманах

Описание инцидента

 

Во время высокоскоростного-фрезерования кармана глубиной 45 мм (соотношение L/D=7.5:1) из Al6061 с использованием фрезы диаметром 6 мм.

Стандартная концевая фреза с 4 зубьями, работающая со скоростью 12 000 об/мин, поломка инструмента происходила через каждые 12–15 деталей. На боковых стенках полости имелись глубокие царапины, сильные потертости и расплавленный алюминий, приваренный к канавкам инструмента.

 

Анализ первопричин

 

1. Ограничение громкости флейты:Концевая фреза с 4-зубьями имеет узкие канавки. Глубоко в кармане алюминиевая стружка не может эвакуироваться, что приводит к повторному резанию стружки.

2. Термическое размягчение:Трение быстро подняло температуру выше 250°С.C. Пластичный алюминий расплавился и приварился к канавкам инструмента из карбида вольфрама, образуяЗастроенная-периметрия (BUE)который схватил и сломал резак.

 

Инженерный протокол Дазао

 

1. Редизайн оснастки:В стандарте используется концевая фреза с 3-зубами и углом спирали 45 градусов, с зеркально-полированными канавками и алмазоподобным углеродным покрытием (DLC) (коэффициент трения μ).<0.1).

2. Динамическая трохоидальная траектория:Отказ от слотов на всю-ширину. Траектории прикладного динамического фрезерования с сохранением радиального зацепления (e) 12% диаметра инструмента (0,72 мм) и полной осевой глубины (ap) 2,0×D(12,0 мм).

3. Подача охлаждающей жидкости-под высоким давлением:Установлена ​​система минимального количества смазки (MQL) с давлением 70-бар с распылением растительного масла для выдувания стружки вверх и из глубоких полостей. Срок службы инструмента увеличился на850%без сбоев микро-сварки.

Comparison of tool galling on 4-flute cutter versus clean 3-flute DLC end mill for CNC milling aluminum

 

Преодоление упругой деформации при зажиме приспособления

Описание инцидента

 

Тонкостенные -кольцевые компоненты (наружный диаметр 120 мм × внутренний диаметр 114 мм × высота 30 мм, толщина стенки 3,0 мм), фрезерованные внутри стандартных гидравлических тисков, прошли проверку округлости в зажатом состоянии (менее или равна 0,010 мм). После разжатия-кольца упруго расширились и приобрели овальную форму, показывая погрешность круглости, составляющую0,14 мм.

 

Решение

Губки двухточечных механических тисков заменены наполноконтурные-мягкие челюсти круговой формы на 360 градусов-обрабатывается так, чтобы соответствовать внешнему профилю заготовки. Уменьшенный момент гидравлического зажима с 45 Нм до 12 Нм в сочетании с вакуумной крепежной пластиной для финальных проходов торцовки. Погрешность круглости уменьшена до 0,008 мм.

 

Выбор режущего инструмента, оптимизация скоростей и подач

Оптимизацияскорости и подачи для фрезерования алюминия с чпутребует понимания того, как взаимодействуют геометрия инструмента, выбор твердосплавной основы, покрытия и динамика резания.

 

Требования к геометрии канавок концевой фрезы и покрытию DLC

Выбор количества флейт

 

· 2-зубые концевые фрезы:Имеет самый большой объем пищевода. Идеально подходит для тяжелого врезного фрезерования, прорезания пазов и черновой обработки мягких сплавов (Al5052, Al6061) с большим количеством стружки.

 

· 3-зубые концевые фрезы:Представляет собой оптимальный баланс для фрезерования алюминиевых деталей. Обеспечивает на 50 % большую прочность сердцевины, чем конструкции с 2-зубцами, сохраняя при этом достаточный зазор для стружки для высокоскоростного динамического фрезерования.

 

· 4-зубые концевые фрезы:Ограничено сверх-легкими операциями финишной обработки (eМеньше или равно 2 %D) в сплавах с высоким-кремнием или высокой-твёрдостью (Al7075). Избегайте общей черновой обработки из-за небольшого зазора между стружкой.

 

Динамика угла спирали

 

· Стандартная спираль 30 градусов:Создает более высокие радиальные силы, вызывая вибрацию в тонкостенных-секциях.

· Высокая спираль 45 градусов/55 градусов:Преобразует радиальные силы резания в осевые силы, плавно поднимая стружку вверх по канавкам и улучшая качество обработки боковин.

· Переменная спираль (например, 38 градусов/41 градус/45 градусов):Нарушает гармонический резонанс во время резки, устраняя следы вибрации на больших вылетах.

 

Технологии нанесения покрытий

 

· Полированный твердый сплав без покрытия:Микрозернистый карбид вольфрама, отполированный до зеркальной поверхности (Ra<0.05μm) prevents aluminum adhesion.

· Алмаз-подобный углероду (DLC): Amorphous carbon coating providing extreme hardness (Vickers>5000HV) и низким коэффициентом трения (~0,05). Отлично подходит для сухой обработки или обработки MQL.

· Нитрид циркония (ZrN):Обеспечивает высокую термическую стабильность и предотвращает налипание кромок.

· Запрет на покрытие: никогда не используйте инструменты с покрытием TiAlN или AlTiN для обработки алюминия.. Содержание алюминия в покрытии имеет химическое сходство с алюминиевой заготовкой, ускоряя микро-сварку и разрушение инструмента.

 

Математические формулы для скоростей подачи и удаления материала

1. Скорость резания (Vc, Метры в минуту):

 

Vc=(π⋅D⋅n)/1000


Где D — диаметр инструмента в мм, а n — скорость шпинделя в об/мин.

 

2. Скорость шпинделя (n, об/мин):

 

n=(Vc⋅1000)/(π⋅D)

 

3. Скорость подачи (Vf, мм в минуту):

 

Vf=n⋅z⋅fz


Где z — количество канавок, а fz— подача на зуб (мм/зуб).

 

4. Скорость съема материала (МРР, см3/мин):

 

MRR=(аp⋅ae⋅Вф)/1000


Гдеp— глубина осевого резания (мм), аe— ширина радиального разреза (мм).

 

Матрица рабочих параметров скоростей и подач

Следующая справочная матрица применима к обработке микрозернистым твердосплавным инструментом.Ал6061-Т651иАл7075-Т6в условиях залива охлаждающей жидкости или MQL.

Операция

Диаметр инструмента (D, мм)

Флейта Граф

Покрытие

Vc

(м/мин)

Скорость шпинделя (n

, об/мин)

Корма/Зуб(

fz​, мм)

Радиальный разрез (а.e​)

Осевой разрез (а.p)

Целевой MRR (см3/минк)

Тяжелая грубая долбежка

12.0

2

Без покрытия Полированный

450

12,000

0.08

1.00×D

(12 мм)

0.50×D

(6 мм)

518

Динамическое фрезерование

10.0

3

DLC-покрытие

750

23,800

0.12

0.15×D

(1,5 мм)

2.00×D

(20 мм)

257

Высокоскоростная-обработка стен

10.0

3

DLC-покрытие

900

28,600

0.05

0.02×D

(0,2 мм)

1.50×D

(15 мм)

12.8

Торцевое фрезерование (летучая фреза)

50.0

4

Вставки из ПКД

1,200

7,600

0.15

0.75×D

(37,5 мм)

0,80 мм

182

Глубокие микро-карманы

3.0

2

DLC-покрытие

300

31,800

0.02

0.20×D

(0,6 мм)

0.30×D

(0,9 мм)

0.68

High Speed CNC Milling Aluminum Chip Evacuation

 

Модель принятия решения о трехосном и пятиосном фрезеровании алюминия

Выбор между 3-осным и одновременным режимом5-осевое фрезерование алюминияопределяет стоимость приспособления, количество установок, геометрическую точность и окончательную цену детали.

 

Кинематические различия и физика вибрации при вылете инструмента

 

· 3-осевое фрезерование:Режущий инструмент перемещается по линейным осям (X,Y,Z). Высокая эффективность для плоских пластин, односторонних-полостей и призматических геометрий.

Ограничение: требуется несколько установов и мягкие кулачки для обработки сложных деталей-в многосторонних деталях, что приводит к ошибкам позиционирования исходной точки (от ±0,02 мм до ±0,05 мм за поворот).

 

· 3+2 Индексация оси:Вращающиеся оси (A/B/C) позиционируют заготовку под фиксированными углами наклона, обеспечивая стандартные 3-осевые резки. Значительно сокращает время настройки.

 

· Одновременное 5-осевое фрезерование:Все пять осей перемещаются одновременно под управлением ЧПУ. Критически важно для аэрокосмических крыльчаток, органических кривых, глубоких угловых полостей и жестких допусков на истинное положение нескольких-поверхностей. Для сложных призматических деталей используйтеиндивидуальные услуги 5-осевого фрезерования с ЧПУустраняет накопительные ошибки стека приборов.

 

Трехосная и пятиосная инженерная матрица компромиссов

Критерии выбора

3-осевое фрезерование с ЧПУ

3+2 Индексное фрезерование по осям

Одновременное 5-осевое фрезерование с ЧПУ

Счетчик установки (6-сторонний блок)

6 установок (6 приспособлений/переворотов)

2 установки

1 установка («Сделано в одном»)

Истинная точность позиции

±0,050 мм

±0,015 мм

±0,005 мм

Длина вылета инструмента-

Long (L/D>6:1 обязательно)

Средний (Л/Д~4:1)

Короткий (L/D меньше или равен 3:1 при наклоне)

Вибрация и болтовня

Высокий риск в глубоких карманах

Умеренный риск

Минимальный (жесткие короткие инструменты)

Первоначальная стоимость приспособления

Низкая цена за приспособление; Высокий итог

Умеренный

Низкая (универсальная точка поворота/нулевая-точка)

Почасовая ставка машины

35–55 долларов в час

60–85 долларов в час

95–150 долларов в час

Лучшая подходящая геометрия

Плоские пластины, простые кронштейны

Многогранные-призматические блоки

Импеллеры, аэрокосмические ребра, медицинские имплантаты

 

Экономика перекрестного объема производства

Для мелкосерийного-производства (от 1 до 50 штук) сложных многогранных алюминиевых компонентов5-осевое фрезерование алюминияобычно дешевле, чем 3-осевое фрезерование.

 

While the hourly rate for a 5-axis machine is higher, eliminating 4 to 5 custom milling fixtures and cutting setup times from 12 hours to 1.5 hours offsets the higher machine rate. Conversely, for high-volume orders (>2000 штук), разработка автоматизированных много-местных трехосных надгробий часто дает самую низкую цену за единицу.

 

Проектирование по правилам технологичности и контролю допусков

Оптимизация конструкции с целью повышения технологичности сокращает время обработки, устраняет необходимость использования специальной оснастки и снижает процент брака.фрезерование алюминия на заказпроекты.

 

Внутренние угловые радиусы и ограничения глубины до радиуса

 

· Ошибка острого угла:Внутренние вертикальные квадратные углы под углом 90 градусов невозможно изготовить обычным фрезерованием. Проектировщики должны указать внутренний радиус скругления.

 

· Ошибка равного-радиуса:Установка внутреннего углового радиуса (R), точно равного радиусу режущего инструмента (r), заставляет фрезу прекратить движение, мгновенно изменить направление и включить дугу фрезы на 180 градусов. Это приводит к появлению сильных вибраций и вибрации инструмента.

 

· Правило радиуса 1,1x:Всегда указывайте внутренний угловой радиусминимум 10% большечем номинальный радиус фрезы (R больше или равен 1,1×r). Для инструмента диаметром 10 мм (r=5 мм) спроектируйте внутренний угловой радиус R больше или равным 5,5 мм. Это позволяет траектории инструмента перемещаться непрерывно, без пауз.

 

· Отношение глубины-к-радиусу:Сохраняйте глубину кармана H меньше или равную 5×R. Для карманов глубиной более 50 мм увеличьте угловой радиус до значения R, превышающего или равного 8 мм, чтобы можно было использовать жесткие концевые фрезы-большого диаметра.

 

Рекомендации по минимальной толщине стенок для тонкостенных компонентов

Хотя алюминий имеет высокое соотношение прочности-к-весу, тонкие незакрепленные стенки прогибаются под радиальными силами режущего инструмента (Fr), что приводит к ошибкам конуса и гармоническому дребезгу.

 

· Неопорные вертикальные стены:Поддерживайте минимальную толщину стенки больше или равную 0,8 мм для высоты до 20 мм.

· Высокие глубокие стены:Если высота стен превышает 50 мм, поддерживайте толщину стены не менее 1,5% от высоты.

· Толщина базового пола:Поддерживайте толщину пола не менее 1,0 мм в глубоких карманах, чтобы предотвратить вибрацию,-вызываемую вибрацией пола во время торцевых проходов.

 

Возможности определения шероховатости поверхности и стандарты последующей обработки

Шероховатость поверхности (Ra)

Процесс обработки

Техническое применение

Множитель стоимости

Ra3,2 мкм (125 мкм)

Высокоскоростная-динамическая черновая обработка

Не-сопрягающиеся внутренние поверхности, прозрачные карманы

1,0×(базовый уровень)

Ra1,6 мкм (63 мкм)

Стандартная коммерческая отделка

Общие монтажные поверхности конструкции, видимые крышки

1.2×

Ra0,8 мкм (32 мкм)

Прецизионный чистовой проход (fzМеньше или равно 0,03 мм)

Поверхности гидравлического уплотнения, канавки под уплотнительные кольца, седла подшипников

1.6×

Ra0,4 мкм (16 мкм)

PCD Diamond Fly-резка/микро-полировка

Оптические зеркала, фланцы с высоким-вакуумным уплотнением

2.5×

CMM inspection of precision CNC milled 7075 aluminum component at Dazao Machinery laboratory

 

Распределение производственных затрат и аудит качества поставщиков

Понимание причин затраталюминиевые компоненты, обработанные на станке с ЧПУпозволяет менеджерам по закупкам оптимизировать производственные бюджеты без ущерба для качества.

 

Основные факторы стоимости алюминиевых компонентов, обработанных на станках с ЧПУ

 

1. Соотношение покупки-к-лету (использование материала):

 

Соотношение покупки-к-полету=(масса необработанной заготовки)/(масса готовой детали)

 

Если для изготовления детали весом 1 кг требуется блок весом 10 кг (соотношение 10:1), 90% приобретенного материала превращается в стружку. Хотя алюминиевый лом может быть переработан примерно в размере 15% от стоимости сырья, высокие коэффициенты съема материала увеличивают первоначальные затраты на материалы и время цикла обработки.

 

2. Почасовая ставка станка:

· Стандартный 3-осевой вертикальный обрабатывающий центр (VMC): 35–55 долларов в час.

· Высокоскоростной-4-осевой горизонтальный обрабатывающий центр (HMC): 65–90 долларов США в час.

· Одновременный 5-осевой обрабатывающий центр премиум-класса (например, Hermle/DMG MORI): 95–150 долларов в час.

 

3. Множитель стоимости допуска:
Ужесточение допусков с коммерческого стандарта ISO 2768-m (±0,05 мм) до прецизионных допусков (±0,005 мм) приводит к экспоненциальному увеличению затрат.

 

Контрольный список проверки качества поставщика и проверка ШМ

При оценкеуслуги фрезеровки алюминияпоставщика, группы по закупкам должны проверять поставщиков на предмет соответствия следующим качествам и возможностям оборудования:

 

КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК АУДИТА КАЧЕСТВА МАШИНЫ DAZAO:

· MATERIAL INTEGRITY ->Проверка прямой оптической эмиссионной спектрометрии (OES)

· EQUIPMENT FLEET ->Высокоскоростные-шпиндели (20 000–30 000 об/мин) с TSC

· METROLOGY LAB ->Помещение для КИМ с контролируемой температурой-(20 градусов ± 0,5 градуса)

· PROCESS CONTROL ->Математические алгоритмы компенсации анодирования перед-обработкой

· QUALITY CERT ->Сертифицировано ISO9001:2015 и IATF16949:2016.

 

1. Возможности проверки материалов

Имеется ли на предприятии-оптическая эмиссионная спектрометрия (OES) для проверки химического состава сырья и обнаружения поддельных или-несоответствующих- алюминиевых сплавов перед резкой?

 

2. Скорость шпинделя и инфраструктура подачи СОЖ

Используются ли на заводе высокоскоростные-шпиндели (20 000–30 000 об/мин), оснащенные охлаждающей жидкостью под высоким-давлением-шпинделя (TSC больше или равно 70 бар) и системами туманообразования MQL, необходимыми для высоко-эффективной эвакуации алюминиевой стружки?

 

3. Метрологическое оборудование

Имеется ли в метрологической лаборатории температурный контроль (20C±0.5С)? Использует ли поставщик трехмерные координатно-измерительные машины (КИМ) со сканирующими датчиками, способными проверять истинное положение, общее биение профиля и шероховатость поверхности с суб-микронным разрешением?

 

Заключение и план инженерных действий

Точностьфрезерование алюминия с чпуполагается на тщательное управление термическими, химическими и механическими переменными. Подбирая сплавы алюминия (например, 6061-T651 для устойчивости к нагрузкам), учитывая рост анодированной пленки на ранних этапах расчетов конструкции, применяя 3-канальные инструменты с DLC-покрытием и придерживаясь строгих рекомендаций DFM по толщине углов и стенок, группы инженеров могут производить высокопроизводительные детали с меньшими затратами на единицу продукции.

 

КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК ПОД-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ:

· Выбрана температура материала (T651 указан для пластин с тяжелыми карманами).

· Internal vertical corner radii sized to R >= 1.1x радиус фрезы.

· Прецизионные отверстия, адаптированные к анодированию (применяется правило 50/50).

· Wall thickness verified (>=0.8mm for short walls, >=1.5% высоты для высоких стен).

· Выбраны инструменты с 3-х канавками с покрытием DLC и динамические траектории фрезерования.

· Указаны коммерческие допуски (ISO 2768-m), где плотная посадка не требуется.

 

Чтобы оценить свои инженерные проекты, прежде чем переходить к производственному оборудованию, вы можетезагрузите свою модель САПР для автоматической проверки DFMнепосредственно в нашу техническую команду.

upload your CAD model for an automated DFM review

 

Часто задаваемые вопросы по фрезерной обработке алюминия с ЧПУ

 

 

01.Какова оптимальная скорость шпинделя для фрезерования алюминия Al6061?

Оптимальная скорость шпинделя зависит от диаметра инструмента и типа операции. Для твердосплавной концевой фрезы диаметром 10 мм скорость резания (Vc) в диапазоне от 600 до 900 м/мин. Это переводится какот 19 000 до 28 500 об/мин. Высокоскоростная-чистовая обработка с использованием инструментов меньшего размера часто работает на максимальной мощности шпинделя (до 30 000 об/мин).

02. Почему мне следует выбирать Al6061-T651 вместо Al6061-T6 для фрезерования с ЧПУ?

Al6061-T651 после закалки на раствор подвергается механическому растяжению (1,5–3%), что снимает внутренние остаточные напряжения. Стандарт Al6061-T6 сохраняет высокие внутренние закалочные напряжения. При сильном фрезеровании материал Т6 выводит эти напряжения из равновесия, что приводит ксильный изгиб детали и деформация.

03.Как анодирование изменяет критические размеры алюминиевых деталей, фрезерованных на станке с ЧПУ?

Анодированные оксидные покрытия (Al2O3) расти50 % внутрь подложки и 50 % наружу от исходной поверхности.. Анодирование твердого покрытия типа III толщиной 40 мкм расширяется на 20 мкм наружу на каждую поверхностную стенку, уменьшая внутренний диаметр отверстия на 0,040 мм и увеличивая внешний диаметр вала на 0,040 мм.

04.Почему 3-зубые концевые фрезы превосходят 4-зубые концевые фрезы для фрезерования алюминия?

Алюминий требует больших канавок для быстрой эвакуации стружки. АТрехзубая концевая фреза обеспечивает на 50% больший зазор для стружкичем инструмент с 4-зубцами, сохраняя при этом более высокую жесткость сердечника, чем инструмент с 2 канавками. 4-инструменты с режущими кромками часто выходят из строя при обработке алюминия из-за налипания стружки и микросварки.

05. Какова минимальная толщина стенок прецизионных алюминиевых деталей, фрезерованных на станке с ЧПУ?

Стандартная минимальная толщина неподдерживаемой стенки для алюминия составляет0,8 мм for wall heights under 20 mm. For tall structural walls (>50 мм), сохраняйте толщину стены, превышающую или равную 1,5 % высоты стены. Использование специализированных вакуумных приспособлений и легких чистовых проходов позволяет уменьшить стены до минимальных размеров.0,5 мм.

06.Почему следует избегать покрытий TiAlN при фрезеровании алюминиевых деталей?

Покрытия из нитрида титана и алюминия (TiAlN) содержат алюминий. Во время резания на высокой-скорости тепло трения вызывает химическую связь алюминия в заготовке с алюминием в покрытии. Это химическое сродство вызывает быстроенаросты-на кромке (BUE), истирание и разрушение инструмента. Вместо этого используйте DLC или инструменты без покрытия.
Отправить запрос