¿A qué se debe prestar atención en las piezas de aluminio personalizadas?

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Publicado el: 17 de septiembre de 2018 | Por Brain, Gerente de Proyectos de Sendot Technology

Existen muchas razones para la deformación de las piezas de aluminio durante el período de procesamiento del aluminio CNC, que están relacionadas con los materiales, la forma de las piezas, las condiciones de producción, etc. Principalmente se dan los siguientes aspectos: deformación causada por la tensión interna de la pieza en bruto, por la fuerza de corte, por el calor de corte y también por la fuerza de sujeción. El procesamiento CNC del aluminio tiene un gran impacto en el tratamiento de las piezas de aluminio CNC, especialmente en el caso de las piezas de aluminio personalizadas, por lo que se debe prestar más atención al proceso principal con seriedad.

Medidas de proceso para reducir la deformación del procesamiento

1. Reducción de la tensión interna de la pieza en bruto

La tensión natural de la pieza en bruto puede eliminarse parcialmente mediante envejecimiento natural o artificial y tratamiento por vibración. El preprocesamiento también es un proceso eficaz. En el caso de la pieza en bruto de cabeza gruesa, debido al gran margen, la deformación después del procesamiento también es grande. Si la parte sobrante de la pieza en bruto se procesa por adelantado y se reduce la cantidad restante de cada parte, no solo se puede reducir la deformación de procesamiento del proceso posterior, sino que también se puede liberar parte de la tensión interna después de haber sido preprocesada y colocada durante un cierto período de tiempo.

2. Mejora de la capacidad de corte de la herramienta

El material y los parámetros geométricos de la herramienta tienen una influencia importante en la fuerza de corte y el calor de corte. La selección correcta de la herramienta es esencial para reducir la deformación de la pieza.

2.1 Selección razonable de los parámetros geométricos de la herramienta

Ángulo de desprendimiento: Bajo la condición de mantener la resistencia del filo de corte, el ángulo de desprendimiento se selecciona adecuadamente. Por un lado, se puede rectificar el filo de corte afilado y reducir la deformación de corte para que la evacuación de virutas sea fluida, reduciendo así la fuerza de corte y la temperatura de corte. Nunca utilice una herramienta de ángulo de desprendimiento negativo.

Ángulo de incidencia: El tamaño del ángulo de incidencia tiene una influencia directa en el desgaste del flanco y la calidad de la superficie mecanizada. El espesor de corte es una condición importante para seleccionar el ángulo de incidencia. En el desbaste, debido a la gran velocidad de avance, la fuerte carga de corte, la gran generación de calor y las buenas condiciones de disipación de calor de la herramienta, el ángulo de incidencia debe ser menor. Al fresar en acabado, se requiere que el filo sea afilado, se reduce la fricción entre el flanco y la superficie mecanizada, y se reduce la deformación elástica. Por lo tanto, el ángulo de incidencia debe seleccionarse mayor.

Ángulo de hélice: Para que el fresado sea fluido y reducir la fuerza de fresado, el ángulo de hélice debe ser lo más grande posible.

Ángulo de ataque: Reducir adecuadamente el ángulo de ataque puede mejorar la condición de disipación de calor y reducir la temperatura media de la zona de procesamiento.

2.2 Mejora de la estructura de la herramienta

• Reducir el número de dientes de la fresa y aumentar el espacio para las virutas. Debido a la gran plasticidad del material de aluminio, la deformación de corte durante el procesamiento es grande y se requiere un gran espacio para las virutas. Por lo tanto, el radio del fondo de la ranura para virutas debe ser grande y el número de dientes de la fresa debe ser pequeño.
• Utilizar dientes rectificados finamente. El valor de rugosidad del filo de corte de la herramienta es inferior a Ra = 0,4 um. Antes de utilizar una herramienta nueva, debe usar una piedra fina para rectificar suavemente por delante y por detrás de los dientes para eliminar las rebabas y el ligero dentado que queda al afilar los dientes. De esta manera, no solo se puede reducir el calor de corte, sino que también la deformación de corte es relativamente pequeña.
• Controlar estrictamente el estándar de desgaste de la herramienta. Después de que la herramienta se desgasta, la rugosidad superficial de la pieza aumenta, la temperatura de corte aumenta y la deformación de la pieza también aumenta. Por lo tanto, además de la selección de materiales de herramienta de alta resistencia al desgaste, el estándar de desgaste de la herramienta no debe superar los 0,2 mm; de lo contrario, provocará fácilmente un filo de aportación. Al cortar, la temperatura de la pieza no debe superar los 100 °C para evitar la deformación.

2.3 Mejora del método de sujeción de la pieza

Para piezas de aluminio de pared delgada con poca rigidez, se pueden utilizar los siguientes métodos de sujeción para reducir la distorsión,

•  Para piezas de casquillo de pared delgada, si se utiliza el plato de autocentrado de tres garras o la pinza de sujeción para sujetar desde la dirección radial, una vez que la pieza se afloja después del mecanizado, la pieza se deforma inevitablemente. En este momento, debe utilizarse un método de presionar la cara del extremo axial con buena rigidez. Para posicionar el orificio interior de la pieza, se fabrica un mandril roscado y se inserta en el orificio interior de la pieza, y se presiona una placa de cubierta contra la superficie del extremo y luego se aprieta con una tuerca. Cuando se mecaniza el círculo exterior, se puede evitar la deformación por sujeción y se puede obtener una precisión de mecanizado satisfactoria.
• Al procesar piezas de pared delgada y placa delgada, es mejor utilizar ventosas de vacío para obtener una distribución uniforme de la fuerza de sujeción, y luego procesar con una pequeña cantidad de corte, lo que puede prevenir bien la deformación de la pieza.
• Además, también se puede utilizar un método de relleno. Para aumentar la rigidez del proceso de la pieza de pared delgada, el medio puede rellenarse dentro de la pieza para reducir la deformación de la pieza durante el proceso de sujeción y corte. Por ejemplo, se vierte en la pieza una masa fundida de urea que contiene del 3 % al 6 % de nitrato de potasio, y después del procesamiento, la pieza se sumerge en agua o alcohol, y el relleno se puede disolver y verter.

2.4 Disposición razonable de los procedimientos

Durante el corte a alta velocidad, debido a los grandes márgenes de mecanizado y al corte intermitente, el proceso de fresado a menudo produce vibraciones que afectan la precisión del mecanizado y la rugosidad superficial. Por lo tanto, el proceso de mecanizado de control numérico a alta velocidad generalmente se puede dividir en desbaste, semiacabado, despeje, acabado y acabado final. Para piezas con altos requisitos de precisión, a veces es necesario realizar un segundo semiacabado antes de todo el acabado.

Después del desbaste, las piezas pueden enfriarse de forma natural, eliminando las tensiones internas causadas por el desbaste y reduciendo la distorsión. El margen dejado después del desbaste debe ser mayor que la cantidad de deformación, típicamente de 1 a 2 mm. Al realizar el acabado, la superficie acabada de la pieza debe mantener un margen de mecanizado uniforme, generalmente de 0,2 a 0,5 mm, de modo que la herramienta esté en un estado estable durante el proceso de mecanizado, lo que puede reducir en gran medida la deformación de corte y obtener una buena calidad de procesamiento de la superficie y precisión del producto.

Habilidades de procesamiento para reducir la deformación del procesamiento

Las piezas de material de aluminio se deforman durante el procesamiento. Además de las razones anteriores, el método de operación también es muy importante en la operación real.

• Para piezas con un gran margen de mecanizado, con el fin de que tengan mejores condiciones de disipación de calor durante el procesamiento, evitar la concentración de calor y utilizar un procesamiento simétrico durante el procesamiento. Si una pieza de material de 90 mm de espesor necesita mecanizarse a 60 mm, si se fresa un lado y luego el otro, y la planitud será de 5 mm de una vez. Si se procesa mediante avances repetidos, cada lado se procesará dos veces. El tamaño final garantiza una planitud de 0,3 mm.
• Si hay varias cavidades en las piezas de placa, no es aconsejable utilizar un método de ordenar cavidad por cavidad durante el procesamiento, lo que fácilmente causa deformación de las piezas debido a una fuerza desigual. Se utiliza el procesamiento multicapa: cada capa se procesa en todas las cavidades al mismo tiempo, y luego se procesa la siguiente capa para que las piezas queden sometidas a una tensión uniforme, y así reducir la deformación.

• Reducir la fuerza de corte y el calor de corte cambiando la cantidad de corte. Entre los tres factores de la cantidad de corte, la profundidad de pasada tiene una gran influencia en la fuerza de corte. Si el margen de mecanizado es demasiado grande, la fuerza de corte de una pasada será demasiado grande, lo que no solo deformará las piezas, sino que también afectará la rigidez del husillo de la máquina y reducirá la durabilidad de la herramienta. Si se reduce la profundidad de pasada, se reducirá considerablemente la eficiencia de producción. Sin embargo, el fresado a alta velocidad en el mecanizado CNC puede superar este problema. Al reducir la profundidad de pasada, siempre que el avance se incremente en consecuencia y se aumente la velocidad de la máquina herramienta, se puede reducir la fuerza de corte y garantizar la eficiencia de mecanizado.

• También se debe prestar atención al orden de la herramienta. El desbaste enfatiza la mejora de la eficiencia de procesamiento y la búsqueda de la tasa de eliminación por unidad de tiempo. Generalmente, se puede utilizar el fresado en oposición. Es decir, eliminar el material sobrante de la superficie de la pieza en bruto a la mayor velocidad y en el menor tiempo, formando básicamente el contorno geométrico requerido para el acabado. El trabajo de acabado enfatiza la alta precisión y la alta calidad, y se recomienda utilizar el fresado en concordancia. Debido a que el espesor de corte de las herramientas disminuye gradualmente del máximo a cero durante el fresado, el grado de endurecimiento por deformación se reduce considerablemente y se alivia el grado de deformación de las piezas.
• Las piezas de pared delgada se deforman debido a la sujeción durante el procesamiento, incluso si el acabado es difícil de evitar. Para minimizar la deformación de la pieza, se puede aflojar la pieza de presión antes de que el acabado alcance el tamaño final, de modo que la pieza pueda recuperar libremente su forma original, y luego presionar ligeramente, solo para sujetar la pieza.

Según el tacto, esto puede lograr los resultados de procesamiento deseados. En resumen, el punto de aplicación de la fuerza de sujeción está preferiblemente en la superficie de apoyo, y la fuerza de sujeción debe aplicarse en la dirección de la rigidez de la pieza. Bajo la premisa de garantizar que la pieza no se afloje, la fuerza de sujeción debe ser lo más pequeña posible.

• Al procesar las piezas de cavidad, intente no dejar que la fresa entre directamente en las piezas como una broca al mecanizar la cavidad, lo que resulta en un espacio insuficiente para la fresa y la evacuación de virutas no es fluida, provocando sobrecalentamiento, expansión y colapso de las piezas, fenómenos desfavorables, como el atasco y la rotura de herramientas. Primero, taladre el orificio con una broca del mismo tamaño o mayor que la fresa, y luego fresa con una fresa. Alternativamente, se puede utilizar el software CAM para producir un programa de rampa en espiral.

El principal factor que afecta la precisión de mecanizado y la calidad superficial de las piezas de aluminio es que son propensas a la deformación durante el procesamiento de dichas piezas, lo que requiere que el operador tenga cierta experiencia y habilidades operativas.