CNC spracovanie hliníkových výrobkov

Výber typu hliníkovej zliatiny musí zohľadňovať: 1) Požiadavky na pevnosť: Pre vysoko namáhané komponenty vyberte rad 7 (7075) alebo rad 2 (2024); 2) Odolnosť proti korózii: Pre vlhké prostredie vyberte rad 5 (5052, 5083); 3) Spracovateľnosť: Pre zložité tvary vyberte rad 6 (6061, 6063); 4) Potreby zvárania: Uprednostnite rad 5 alebo rad 6; 5) Povrchová úprava: Pre anodizáciu vyberte rad 6; 6) Nákladové faktory: Pre všeobecné použitie možno zvoliť čistý hliník radu 1. Napríklad, pre letectvo a kozmonautiku sa bežne používa 7075, pre automobilové komponenty sa často používa 6061, pre námorné prostredie je vhodný 5083, pre dekoračné diely možno zvoliť 6063.

Bežné problémy pri spracovaní hliníka a ich riešenia: 1) Naliepanie triesky: Použitie ostrých nástrojov, zvýšenie reznej rýchlosti, zlepšenie chladenia; 2) Zlá drsnosť povrchu: Optimalizácia rezných parametrov, použitie vysokých otáčok a nízkych posuvov, zaistenie ostrých nástrojov; 3) Deformácia: Použitie hrubého a jemného spracovania oddelene, správne naplánovanie poradia rezania, použitie špeciálnych upínacích prípravkov; 4) Otrepy: Optimalizácia uhla nástroja (zvýšenie predného uhla), zníženie posuvu, pridanie kroku odstraňovania otrepov; 5) Nestabilná rozmerová presnosť: Kontrola teploty spracovania, použitie konštantnej teploty v dielni, výber stabilného stavu materiálu (ako stav T6).

Vplyv tepelného spracovania hliníkovej zliatiny na obrábanie: 1) Zmena mechanických vlastností: Stav T6 výrazne zvyšuje tvrdosť (tvrdosť 6061-T6 je približne 95 HB), čo zvyšuje náročnosť obrábania; 2) Výrobná efektivita: Efektivita spracovania v žíhanom stave (stav O) je o 30-50% vyššia ako v starenom stave; 3) Poradie spracovania: Zvyčajne sa používa proces "hrubé obrábanie - tepelné spracovanie - jemné obrábanie", aby sa zabránilo vplyvu deformácie z tepelného spracovania na konečnú presnosť; 4) Rozmerová stabilita: Po tepelnom spracovaní je materiál lepšie odľahčený od vnútorného pnutia, čo poskytuje lepšiu rozmerovú stabilitu; 5) Povrchová úprava: Stav tepelného spracovania ovplyvňuje výsledok anodizácie, je potrebné zvoliť vhodný stav podľa požiadaviek povrchovej úpravy. Pre vysoko presné súčiastky sa odporúča stabilizačné spracovanie po tepelnom spracovaní, aby sa znížila následná deformácia.

Bežné povrchové úpravy hliníka a ich charakteristiky: 1) Anodizácia: Vytvára pórovitý oxidový film, možno farbiť, zvyšuje odolnosť proti korózii a opotrebovaniu, hrúbka filmu 5-25 μm; 2) Tvrdá anodizácia: Hrúbka filmu 25-150 μm, vysoká tvrdosť (≥300 HV), vynikajúce antiabrazívne vlastnosti, vhodné pre pohyblivé časti; 3) Galvanizácia: Pokovovanie chrómom zvyšuje tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu, pokovovanie niklom zlepšuje odolnosť proti korózii, pokovovanie zlatom/stromibrom sa používa na elektrickú dekoráciu; 4) Chemická konverzia: Úprava chromátmi zvyšuje odolnosť proti korózii a priadornosť náteru, bezchrómový pasivačný proces je ekologickejší; 5) Náter/postrek: Dobrý dekoratívny vzhľad, rôzne farby, dobré ochranné vlastnosti; 6) Elektrolytické leštenie: Zvyšuje povrchovú úpravu a odolnosť proti korózii, vhodné pre lekárske a potravinárske zariadenia. Výber musí byť určený podľa podmienok použitia a požiadaviek na výkon.

Presnosť spracovania hliníkovej zliatiny: Obyčajné spracovanie môže dosiahnuť triedu IT7-IT8 (±0,015-0,03 mm), presné spracovanie môže dosiahnuť triedu IT5-IT6 (±0,002-0,008 mm), ultra presné spracovanie môže dosiahnuť ±0,001 mm. Opatrenia na zabezpečenie presnosti: 1) Zariadenie: Použitie vysokopresných CNC strojov (presnosť polohovania ≤0,003 mm); 2) Nástroje: Diamantové alebo ultra jemnozrnné nástroje z tvrdej zliatiny; 3) Upínacie prípravky: Vysokopresné upínacie prípravky, zníženie chýb upínania; 4) Prostredie: Dielňa s konštantnou teplotou (kolísanie teploty ≤±1°C); 5) Meranie: 3D súradnicový merací prístroj (presnosť ≤0,001 mm); 6) Proces: Použitie oddeleného hrubého a jemného spracovania, viacnásobné starnutie, stabilizačné spracovanie; 7) Personál: Skúsení programátori a obsluha. Celo procesnou kontrolou je možné stabilne zabezpečiť vysoké požiadavky na presnosť.

Porovnanie nákladov na spracovanie hliníka s inými kovmi: 1) Náklady na materiál: Cena hliníkovej zliatiny je približne 2-3 krát vyššia ako cena bežnej ocele, nižšia ako cena medenej zliatiny a titánovej zliatiny; 2) Výrobná efektivita: Rýchlosť spracovania hliníka je 3-5 krát vyššia ako ocele, 8-10 krát vyššia ako titánovej zliatiny, čas spracovania je kratší; 3) Spotreba nástrojov: Špeciálne nástroje pre hliník majú dlhšiu životnosť, náklady sú približne 1/2 nákladov na spracovanie ocele; 4) Náklady na energiu: Energia potrebná na spracovanie je iba 1/3 energie potrebnej na oceľ; 5) Náklady na následné spracovanie: Náklady na povrchovú úpravu hliníka (ako anodizácia) sú nižšie ako náklady na galvanickú úpravu ocele; 6) Celkové náklady: Hoci náklady na materiál sú vyššie, vzhľadom na vysokú výrobnú efektivitu a nízku spotrebu energie sú celkové náklady zvyčajne o 10-20% nižšie ako u nehrdzavejúcej ocele a viac ako o 50% nižšie ako u titánovej zliatiny, čo predstavuje významnú nákladovú výhodu.