Отличия обработки алюминия на станках ЧПУ

Процесс фрезерования алюминия с использованием станков ЧПУ считается весьма рентабельным. Их используют в производстве деталей малыми партиями. Хотя, работая в автоматическом режиме, можно наладить выпуск больших объемов продукции, причем высокого качества. Точность размеров другим путём не досягаема.

Плюсы материала

Среди достоинств этого конструкционного материала, специалисты отмечают несколько.

Алюминий отличается:

• прочностью;
• легкостью;
• устойчивостью к коррозии;
• низкой теплопроводностью (этим обуславливается его применение в судостроительной отрасли);
• высокой электропроводностью;
• доступной стоимостью.

Очень важно соблюдать режим резки. Выход за его оптимальные пределы заканчивается быстрым износом фрезы. К тому же, у алюминиевых заготовок (или из его сплавов) есть свойство забивать канавки у режущих инструментов.

Главное, учесть нагрузку на ЧПУ станок, рассчитав оптимальную скорость, глубину резки, величину подачи, исходя из характеристик устройства.

Полезные советы всем, обрабатывающим алюминий

Чтобы правильно выполнять обработку этого материала, соблюдая меры безопасности, надо знать и выполнять 10 важных правил:

1. Качественная резка не любит спешки. Крупногабаритные изделия, например, автозапчасти, могут быть в работе долгое время.
2. Пользуйтесь онлайн-калькулятором или обычным, оптимизируя настройки и определяя скорость, с которой будет подаваться шпиндель. Это поможет установить нижнюю границу числа оборотов за минуту; поддерживать разнообразные фрезы для обработки алюминия, пользуясь фрезами цилиндрического, торцевого, червячного, концевого или конического типа.
3. Важно при расчете считаться с прочностью на изгиб, утончением стружки, различными мощностными режимами работы.
4. Применяйте фрезы, имеющие износостойкие покрытия. Материал их изготовления – твердые сплавы. Инструмент из кобальта, стальной и быстрорежущий не подходит. Лучше всего подойдет покрытие из диборида титана. Это исключает теплопередачу и налипание стружки. Их высокая стоимость окупится качеством обработанной детали.
5. Лучше использовать фрезы меньшего диаметра – до 6 мм, благодаря чему реально добиться увеличения числа оборотов за минуту.
6. Вовремя очищайте область обработки от стружечных отходов.
7. Контролируйте глубину процесса резки. Целесообразно сделать большее число проходов обрабатываемого материала, чем экономить время. Очистка глубоких отверстий – более сложный процесс.
8. Подачу смазочно-охлаждающей жидкости лучше выполнять под давлением посредством распыляющего устройства.
9. Недопустимо слишком быстрое уменьшение скорости подачи! Этот режим больше влияет на износ инструмента. В случае неспособности ЧПУ по алюминию быстро перемещать шпиндель по осям X и Y, лучше использовать фрезы, имеющие меньшее число зубьев – одно-, двузубые при большей ширине канавок.

ВАЖНО! Если у инструмента четыре или больше зубьев, для обработки заготовок из алюминиевого профиля он не подходит!

10. Надо избегать работы по полной мощности. На станках, которые эксплуатируются на пределе возможностей, инструмент быстрее разрушится, а качество, при такой обработке, будет страдать.

Применение соответствующего оборудования

Высокоточные детали, полученные в результате обработки алюминия на ЧПУ, поставляются на заводы, представляющие космическую, авиационную, военную промышленность. В последнее время создано немало доступных компактных моделей, которые приобретают автомастерские. Даже обработка при помощи хоббийного ЧПУ (4-осного), способствует созданию редких запчастей, по стоимости превышающих цену станка, затраты на покупку материала.

Когда обрабатывается алюминиевый профиль на автоматизированных устройствах, технология производства деталей хорошо отработана. Существует немало моделей в домашних мастерских, на промышленных предприятиях, – фрезеры ЧПУ, требующие знаний в сфере металлообработки, умения создавать коды по чертежам, задавая координаты деталей, их размеры, направления, по которым будут двигаться инструменты.

Сегодня доверие лишь к процессу автоматической обработки, исключающему даже малейшие ошибки относительно формы и размеров будущих изделий. Фрезерный станок с ЧПУ – весьма высокоточный, гарантирующий идеальную поверхность детали. Благодаря синхронизации движений фрезы, подбирается скорость, направление с тем, чтобы сократить время на выполнение станком данных операций, по сравнению с обычным методом.

Вакуумный стол – важная разработка в сфере крепления деталей. Корпусные и тонкостенные изделия удерживаются по типу присоски. А чтобы контролировать размеры деталей, используют электронные узлы. Среди последних разработок – датчики Renishaw для проведения бесконтактных измерений, которые используют в станке Hyundai Wia (Корея). Все это – новые требования к станку для алюминия, путь для ускорения технологического процесса, исключения брака.

Особенности работы с материалом

Важно обратить внимание на некоторые моменты:

• повышенная пластичность алюминия усложняет любую его обработку. Главное требование технологов – соблюдение принятой последовательности;
• неправильный подход к фрезеровке повышает риск порчи заготовок, в том числе, на этапе их креплений. Поэтому предпочтение отдается вакуумному способу фиксации;
• материал имеет высокую чувствительность на вибрацию различного типа, она может способствовать появлению дефектов на поверхности;
• особое внимание – к точности подбора режима фрезерования, балансировки цанги.

Современные 3d фрезерные станки, имеющие блок ЧПУ занимаются сложной обработкой профилей из алюминия на максимальных скоростях и с более высоким качеством. Можно создать объемные рельефы на металлической поверхности. При программировании всех операций по обработке материала, важно наладить контроль за техническими параметрами процесса.

Обрабатываем алюминий для домашних нужд

Сейчас 3D фрезеровка алюминиевой заготовки может выполняться не только на фрезерных станках с ЧПУ, но и ручным способом на домашнем оборудовании. Для многих важно использовать станок ЧПУ, работающий с алюминием, для производства нужных автозапчастей. Вместо того, чтобы покупать в магазине, они обрабатывают заготовки, производя нужные для дома или автомобиля вещи своими руками. Главное – соблюдать владей знанием технологии и учитывать особенности обработки.

Нужно иметь электроинструмент ручной фрезер, он есть у многих домашних мастеров. У него нет редуктора и коробки передач, но функционал устройства – на высоте.

До начала работ инструмент нуждается в точной настройке и регулировке. Большой плюс ручного фрезера – способность работать в двух плоскостях (вертикальная и горизонтальная), с минимальными физическими усилиями.

Гарантия качественных результатов – в соблюдении технологии процесса и полном контроле за его ходом. Если, фрезеруя алюминий, работать на небольших оборотах, можно устранить риск деформации металла.

Не менее важно освобождать обрабатываемую поверхность от опилок и придерживаться правил техники безопасности.

Станок самостоятельной сборки

Реально также своими руками собрать станок ЧПУ, обрабатывающий алюминий. Он также может работать по дереву, ДСП и МДФ, пластику, акрилу и карбону, то есть будет универсального назначения. Один из созданных вариантов имеет:

• рабочее поле с размерами 850х650 и рабочую высоту по оси Z – 150 мм;
• по всем осям ширина рельсовых направляющих HIWIN 15 мм;
• двигатели марки NEMA 34;
• шпиндель с воздушным охлаждением на 1,5 кВт;
• винт TBI (шаг 5 по оси Z, и 10 по X, Y);
• импульсные блоки питания (70 В для ШД, 24 в для ЧПУ);
• плату Степмастер v2 для блока ЧПУ и программу управления Mach3.

Рабочий стол изготовлен из плиты МДФ толщиной 19 мм. Получилась жесткая, конструкция, на которой можно обрабатывать дюралевые и алюминиевые заготовки.

Некоторые умельцы работают над своим станком целый год, но полученный ними опыт позволит получить модель с нужными параметрами и, возможно, в будущем наладить собственное производство станков, не уступающих в качестве китайским образцам. Такое устройство, конструктивно напоминающее промышленные варианты, легко доработать, переделав под новые нужды.

Среди некоторых узких мест, которые удается решать умельцам, можно отметить:

• достижение максимальной жесткости конструкции;
• сведение к минимуму сварных операций;
• применение в изготовлении устройства прокатной металлотрубы квадратного сечения 80 мм;
• отливку станины из искусственного камня (у нее намного ниже вибрация, чем у чугунной).

Заключение

Задача по обработке алюминия на фрезерном станке – в числе сложных, но выполнимых на оборудовании с ЧПУ и без него. Важно лишь разобраться с выбором инструмента, оптимального режима и параметров резания, учитывать требования скорости обработки. Стоит прибегнуть к онлайн-калькулятору, чтобы при любых профилях заготовок уметь рассчитать нужную скорость для вращающегося шпинделя.