Aluminiumbewerking Uitgelegd: Gereedschappen, Technieken en Operaties

Wat is Aluminiumbewerking?

Bewerking is een subtractief productieproces, wat betekent dat het materiaal van een werkstuk verwijdert om het gewenste onderdeel of product te creëren. Het is zeer veelzijdig en past een breed scala aan metaal- en niet-metalsubstraten toe. Een van de meest voorkomende materialen die in bewerkingsoperaties gebruikt worden, is aluminium.

Vanwege het lichtere materiaalgewicht, lagere materialenhardheid en betere vormbaarheid, is aluminium ideaal voor gebruik in bewerking en andere productieoperaties. Hieronder belichten we enkele van de andere voordelen van het gebruik van aluminium voor bewerkingstoepassingen, bespreken hoe aluminium in verschillende bewerkingsprocessen wordt gebruikt, en schetsen enkele typische bewerkte onderdelen gemaakt van aluminium.

Overzicht van Aluminiumbewerkingsprocessen

"Bewerking" is een parapluvorm die een reeks subtractieve productieprocessen omvat, zoals frezen, draaien, boren. Er zijn ook verschillende typen bewerkingstechnologieën en -technieken, zoals CNC-bewerking, Zwitserse schroefbewerking, verticale en horizontale frezen, en elektrische ontladingsbewerking (EDM). Hieronder schetsen we hoe aluminium in elk van deze bewerkingsmethoden wordt behandeld.

• Computernumerieke besturing (CNC) bewerking: Het CNC-bewerkingsproces gebruikt computersoftware en CNC-geschikte apparatuur om de beweging en beweging van machinegereedschappen over het oppervlak van het werkstuk te sturen. Het stelt de productie van hoogprecieze en nauwkeurige aluminium CNC-onderdelen en -producten in.
• Zwitserse schroefbewerking: Zwitserse schroefbewerking is ideaal voor de productie van kleine – maar hoogpreciëze cylindrische componenten van aluminium, zoals elektronische of medische onderdelen.
• Verticaal/horizontaal frezen: Frezen is een bewerkingsproces dat rotterende snijgereedschappen gebruikt om overtollig materiaal van het werkstuk te verwijderen. Freesmachines kunnen een verticale of horizontale configuratie hebben; verticale eenheden zijn ideaal voor kleine hoeveelheden eenvoudige aluminiumonderdelen, terwijl horizontale eenheden meer geschikt zijn voor grote hoeveelheden complexe aluminiumonderdelen.
• Elektrische ontladingsbewerking (EDM): EDM gebruikt de elektrische ontlading die gegenereerd wordt tussen twee elektroden om materiaal van het werkstuk te verwijderen. Hoewel het over het algemeen gebruikt wordt om harder en moeilijker te bewerken materialen te verwerken, kan het op elk elektrisch geleidend materiaal worden gebruikt, inclusief aluminium.

Waarom Aluminium Uitdagend Kan Zijn

Als u een beugel maakt voor Boer Jan, maakt het niet echt uit hoe efficiënt u materiaal verwijdert. Maar als u 10.000 beugels per week maakt voor Ondernemer Jan, moet u een goed werk maken.

De hoofduitdaging bij het effectief bewerken van aluminium is simpelweg het halen van de maximale materiaalverwijderingssnelheden zonder dat er iets in de war schuift.

Aluminium kan smelten en aan het gereedschap hechten als er te veel warmte is. Dus zelfs als het sneept als boter, zal het dat niet lang doen als het aluminium aan het gereedschap blijft plakken en u uiteindelijk wrijfstir-las in plaats van bewerking doet.

Naast het minimaliseren van wrijving, kan ratelen een beest zijn wanneer u de machine op de proef stelt. Dit is vooral problematisch als u probeert schone zakken te frezen. Genoeg gezeurd. Laten we kijken hoe u het op de vloer kunt laten kraaien.

Snijgereedschappen voor Aluminium

Onder geen omstandigheden moet u ooit een universele snijder voor aluminium gebruiken. Technisch zal het werken, maar aluminium is totaal anders dan staal.

Hier zijn een paar aspecten van gereedschapsselectie die u helpen het meest uit uw machine te halen.

Snijgereedschapmateriaal

Carbide: Hopelijk is dat een no-brainer voor u. Zelfs in niet-prestatie-toepassingen zal carbide high-speed steel (HSS) overtreffen in waarde voor zowel de kosten van het gereedschap over de levensduur als in oppervlakteafwerking.

Toch zijn er een paar goede dingen om over carbide te weten die u helpen het perfecte gereedschap voor de klus te matchen. Essentieel hebben we gewoon te begrijpen wat we willen uit een gereedschap. Aluminium is zacht snijpend, wat betekent dat het gereedschap geen harde impactslaag ondergaat tijdens het snijden.

Wat cruciaal is, is het behouden van een scheermes-scherpe snij. Om deze reden kiezen we voor hardheid over zwaarte voor materiaaleigenschappen. Er zijn twee hoofdfactoren die deze eigenschap beïnvloeden: carbidedekorrelgrootte en binderverhouding.

Voor korrelgrootte produceert grotere korrel een harder materiaal, terwijl kleinere korrel een meer impactbestendig, zwaarder materiaal produceert. Voor aluminium willen we die scherpe snij behouden, dus willen we een kleine korrelgrootte voor maximale snijbehoud.

De andere factor is de binderverhouding. Voor carbidesnijgereedschappen is de binder kobalt. Dit kan van 2% tot 20% kobaltgehalte hebben. Omdat kobalt zachter is dan de carbidedekorrels, betekent meer kobalt een zwaarder gereedschap, minder kobalt een harder gereedschap. Dus, we zoeken eigenlijk gewoon naar een carbidesnijder die een grote korrelgrootte en laag kobaltgehalte heeft.

Voeding en Snelheid (Feeds and Speeds)

Veel kerels gaan gewoon met 1000 SFM om hun RPM te berekenen. Als u dit doet, gaat u niet sneller dan iedereen anders.

Eerlijk gezegd, dit is meestal wat voor de meeste snijders aanbevolen wordt. 1000-1500 SFM is een totaal normale snelheid om uw spindel te draaien. Met harmonische testing kunt u echter 3x deze snelheid halen. Meer daarover later.

De voedsnelheid is waar veel kerels uitkomen. Als u een 1/2″ frees maar met 0,003″ per tand voedt, verspilt u tijd. Voor productie wilt u het tenminste op 1% van de snijderdiameter per tand duwen. Dit betekent dat die 1/2″ frees tenminste met 0,005″ per tand gevoed moet worden. Met een stabiele opstelling en kort gereedschap kunt u dat misschien zelfs verdubbelen.

De enige uitzondering is wanneer u werkt met kleine gereedschappen, zoals 1/8″ of minder. Spanverwijdering kan een probleem worden, wat betekent dat u langzamer moet gaan voor dunne spannen.

Veelvoorkomende Operaties voor het Bewerken van Aluminium

Hier is een lijst van de gangbare dingen die u met aluminium gaat doen, met een paar tips om u te helpen.

1. Plandraaien (Facing)

Als u een schaalfrees gaat gebruiken, ga zeker met een super agressieve hoek en gepolijste platen. Uw afwerking zal fantastisch zijn en u kunt de RPM echt opdreunen.

2. Zakfrezen (Pocketing)

Dit is iets wat veel kerels niet goed doen. Als u de helft van de diameter van de frees overschrijdt en de helft naar beneden gaat, maakt u een fout om twee redenen:

De frees kan meer aan. Ga bijna volle breedte. Mijn favoriet is 95% van de vrije plat van de frees. De reden hiervoor is dat de frees in de hoeken toch begraven zal zijn. Dit betekent dat u de voeding moet vertragen zodat het gereedschap niet in de hoeken ontploft. Als u een volle 100% doet, kunt u papierachtige wafels tussen de gereedschappaden krijgen vanwege uitleving van gereedschap en materiaal.

50% overschrijdingen zijn vreselijk voor harmonische trillingen wanneer u ruwfreest met een respectabele snelheid. De impact van het gereedschap dat het werkstuk binnengaat is op de ergste mogelijke plek, met elke tand inslaan.zelfs het verhogen van de overschrijding naar 65% zal resulteren in een merkbare vermindering van ratelen.

Een andere tip is om een freesdiameter te gebruiken die iets kleiner is dan de binnenstraal van de zak. Als u een 1/2″ frees gebruikt om 1/4″ straalzakken te frezen, hebt u de neiging de hoeken te beschadigen met ratelen als het gereedschap richting verandert. Bij hoge snelheden veranderen gereedschappen niet direct van richting, wat betekent dat het gereedschap de snijddruk ontlast. Dit veroorzaakt die piepende geluiden.

Ik vraag meestal of ik die stralen kan aanpassen naar 0,265″ voor schone hoeken. Dit vermindert het contact dat het gereedschap met de deelgeometrie heeft. De machine kan die afgeronde bocht ook bij hogere snelheden aan. Denk aan een auto op een racebaan. Als het een scherpe bocht is, vertraagt de auto. Als er een grotere straal is, hoeft de machine niet te vertragen.

Dit zal die piepende hoeken die uw onderdelen lelijk maken, vrijwel elimineren.

3. Gleuf frezen (Slotting)

Voor extreem diepe gleuven zijn er twee opties die goed voor me werken: ofwel trochoïdaal frezen gebruiken om freesuitbuiging en ratelen te verminderen, of een stub-flute frees gebruiken.

Persoonlijk prefereer ik stub-flutes, aangezien het gereedschap significant sterker is, en u geen verspilde beweging krijgt als het gereedschap heen en weer zipt. Diep gleuffrezen is een van die toepassingen waar het vaak de moeite waard is om een gespecialiseerd gereedschap te gebruiken.

Voor ondiepe gleuven (4xD en onder), hoeven geen speciale overwegingen gemaakt te worden. Gewoon doen.

4. Boren (Drilling)

Gebruik. Scherpe. Boren. Carbide boren zijn niet altijd het antwoord; er is niet echt een punt om een dure carbide boor te draaien als u niet de spindel RPM of productievolume heeft om het te rechtvaardigen.

Over het algemeen, gebruik gewoon een 135-graden gesplitste punt boor en u zult ok zijn. Als er een web op de punt van de boor zit, stopt u een hoop onnodige warmte in de snede.

5. Tappen (Tapping)

Universele tapen werken technisch, maar tapen specifiek voor aluminium zijn significant betrouwbaarder. Ze hebben een veel agressievere hoek, wat scherdere sneden en minder warmte betekent.

Ook, wees geen sissie met RPM. Als u nooit boven de 200 RPM op uw machines gaat, verspilt u tijd. Natuurlijk zijn sommige machines gewoon oud en moe, en er is te veel terugslag om sneller te frezen. Eerlijk, u zult op deze machines toch niet competitief zijn. Het punt is, tappen van aluminium is makkelijk, verspil geen tijd eraan.

Hoe Geweldige Oppervlakteafwerkingen op Aluminium te Krijgen

Hoge RPM. Het is niet veel van een geheim. Draai hem op.

Het gebruik van een afwerkingsgereedschap dat scheermes-scherp is, hoge heling heeft, en met zeer agressieve hoeken, zal u ook helpen om een supergladde oppervlakteafwerking te krijgen.

Eén ding wat de moeite waard is om te noemen is dat u uw tijd niet wilt verspillen om het deel mooier te maken dan het hoeft te zijn. Soms wilt u de klant tevreden stellen en indruk maken, maar onthoud dat er een verschil is tussen glanzend en een hoge Ra-waarde.

Het is de moeite waard om uw oppervlakteafwerkingsberekeningen te doen zodat u de maximum voedsnelheid voor uw afwerksneden kunt bepalen. Ik doe meestal de wiskunde, en haal het dan ongeveer 10% terug om veilig te zijn. Als u op die rand wandelt, zult u half de tijd fout zitten.

Voordelen van het Gebruik van Aluminium in Bewerkingsoperaties

Naast zijn uitstekende bewerkbaarheid, toont aluminium veel eigenschappen die het geschikt maken voor gebruik in bewerkingsoperaties, zoals:

• Hoge kracht-gewichtsverhouding: Aluminium is zowel sterk als licht, eigenschappen die cruciaal zijn voor bewerkte onderdelen in hoge-prestatie toepassingen, zoals die in de luchtvaart- en auto-industrie.
• Corrosiebestendigheid: Aluminium is beschikbaar in verschillende legeringen, die variëren in de graad van corrosiebestendigheid. In bewerkingsoperaties is een van de meest gebruikte legeringen – 6061 – uitstekend corrosiebestendig.
• Elektrische geleidbaarheid: Aluminium vertoont een grotere elektrische geleidbaarheid (ongeveer 37,7 miljoen siemens/meter bij kamertemperatuur) dan andere veelbewerkte metalen, zoals koolstofstaal (7 miljoen siemens/meter) en roestvrij staal (1,5 miljoen siemens/meter). Deze kwaliteit maakt bewerkte aluminiumonderdelen geschikt voor gebruik als elektrische en elektronische componenten.
• Oppervlakteafwerking en anodiseerpotentieel: Aluminium past zich gemakkelijk aan diverse oppervlaktebehandeling en afwerkingsprocessen aan, zoals schilderen, tinten en anodiseren. Deze kwaliteit stelt fabricanten in staat om de functionele en esthetische eigenschappen van het bewerkte aluminiumonderdeel of product te verbeteren.
• Herwinbaarheid: Aluminium is hoog herwinbaar, wat fabrikanten in staat stelt schrootmateriaal geproduceerd tijdens bewerkingsoperaties en bouwmaterialen van afgedankte producten aan het einde van hun levensduur te hergebruiken.
• Betaalbaarheid: Vergeleken met andere bewerkingsmaterialen (bijv. messing, titanium en PEEK), is aluminium goedkoper zonder significant in te boeten op prestaties. Bovendien resulteert de bewerkbaarheid in lagere productiekosten, terwijl het lichtere gewicht resulteert in lagere transportkosten.

Zoals hierboven aangegeven, past het bewerkingsproces een verscheidenheid aan materialen toe, variërend van metaal en kunststof tot papier en hout. Naast aluminium zijn enkele van de materialen die regelmatig in bewerkingsoperaties worden gebruikt, andere metalen (bijv. staal en roestvrij staal) en thermoplasten. Vergeleken met deze materialen biedt aluminium een aantal voordelen:

Vergeleken met staal en roestvrij staal, toont aluminium een veel lichter materiaalgewicht en betere bewerkbaarheid.

Typische Bewerkte Aluminiumonderdelen

Industrieprofessionals gebruiken aluminium in bewerkingsoperaties om een verscheidenheid aan onderdelen en producten te produceren. Deze componenten vinden toepassing in een breed scala aan industrieën, waaronder:

• Automotive
• Luchtvaart
• Communicatie
• Elektrische en elektronische producten
• Verlichting
• Medisch

Typische productvoorbeelden omvatten doppen, EMI-behuizingen, frontpanelen, verlichtingssetjes, medische apparaten, en spline-assen.