Как сделать надежные мелкие алюминиевые детали с ЧПУ: сплавы, инструменты и допуски

Маленькие алюминиевые детали редко привлекают такое же внимание, как крупные механически обработанные конструкции, однако они вызывают удивительную долю проблем при сборке. Кронштейн размером с почтовую марку может решить, будет ли датчик располагаться ровно, будет ли тихо работать соединение робота или будет ли герметично закрываться корпус. После многих лет обработки этих маленьких компонентов для заказчиков в области автоматизации, медицины, аэрокосмической промышленности и энергетики мы поняли, что чем меньше деталь, тем менее щадящим становится процесс.

В этой статье рассказывается о том, что действительно важно, когда вы определяете, оцениваете или производите небольшие алюминиевые детали с ЧПУ: выбор сплава, фиксация заготовки, контроль нагрева, оснастка, допуски и чистовая обработка. Это написано в цеху, а не в брошюре, потому что большинство трудностей проявляется в деталях.

Почему маленькие алюминиевые детали ведут себя иначе, чем большие

Алюминиевая пластина толщиной 200 мм довольно изящно поглощает силы резания и тепло. Алюминиевый корпус толщиной 20 мм этого не делает. Секции стенок толщиной 1 мм или меньше прогибаются под давлением зажима, тонкие ребра вибрируют при малейшем вибрировании, а тепло, выделяемое за один чистовой проход, может сдвинуть отверстие на величину, превышающую допуск, который вы пытались выдержать. Когда готовый вес составляет несколько граммов, сам процесс обработки часто представляет собой самую большую силу, действующую на заготовку.

Практические последствия проявляются в четырех местах, и каждое из них стоит спланировать до того, как будет вырезана первая щепа:

• Искажение зажима, при котором деталь пружинит после освобождения тисков и изменяется измеренный размер.
• Термический рост во время черновой обработки с последующей усадкой после остывания детали на контрольном столе.
• Отклонение инструмента на длинных и тонких фрезах неизбежно при работе с глубокими маленькими карманами.
• Заусенцы и следы обработки имеют гораздо большее значение на видимой крышке толщиной 15 мм, чем на скрытом структурном блоке.

Выбор алюминиевого сплава для небольших компонентов

Выбор сплава влияет на обрабатываемость, прочность, коррозионное поведение и то, насколько хорошо деталь будет анодирована. Для небольших деталей обычно приходится выбирать между легкостью резки и механическими свойствами, требуемыми для применения. В таблице ниже приведены классы, которые мы чаще всего видим в рисунках клиентов, и то, как они обычно ведут себя при выполнении небольших работ.

Наши прецизионные детали для обработки на станках с ЧПУ производятся во всех этих классах: от единичных прототипов до повторяющихся производственных партий.

Прецизионные детали с ЧПУ для прототипов и производства Высокоточная обработка на станках с ЧПУ различных марок алюминия и других материалов, от единичных прототипов до повторяющихся производственных партий, с руководством по выбору материала и обрабатываемости. Просмотреть продукт →

Одно практическое замечание: 7075 прекрасно обрабатывается, но менее прощает острые внутренние углы и тонкие незакрепленные стенки, в то время как 5052 имеет тенденцию рваться и пачкать, если фрезы не острые и не поддерживаются большие скорости подачи. Если на чертеже по умолчанию указан номер 6061, часто стоит спросить, будет ли 6082 приемлемым, поскольку наличие пластин и цена могут значительно различаться от месяца к месяцу.

Практика обработки, обеспечивающая точность мелких деталей

Удержание труда на первом месте

Для небольших алюминиевых деталей мы предпочитаем резать мягкие губки или специальные приспособления, а не полагаться на универсальные тиски. Поддерживая деталь по всей ее площади и зажимая жертвенную область, мы можем удерживать тонкие срезы, не отмечая готовые грани. Там, где это оправдано количеством, приспособление для пластин, которое удерживает одновременно десять или двадцать деталей, сводит манипуляции с минимумом и обеспечивает одинаковое давление зажима для каждой детали.

Управление теплом и стружкой

Алюминий быстро отводит тепло, и это полезно, но у мелких деталей очень мало массы, чтобы поглотить его. Мы выполняем черновую обработку с большим количеством СОЖ, даем детали стабилизироваться перед чистовой обработкой и избегаем сухой резки тонких стенок. Эвакуация стружки имеет не меньшее значение: повторное нарезание стружки в пазе диаметром 3 мм повредит поверхность и изнашивает фрезу гораздо быстрее, чем сама обработка. Подача СОЖ через шпиндель или направленная струя воздуха решают большинство этих случаев.

Выбор оснастки и фрезы

Острые твердосплавные фрезы без покрытия или со слабым покрытием и большими углами подъема винтовой линии хорошо работают с алюминием при условии, что инструменты малого диаметра не выдвинуты за пределы их досягаемости. Как правило, глубина резания должна быть примерно в три раза меньше диаметра инструмента, когда жесткость ограничена. Для небольших высокоточных валов и точеных деталей мы предпочитаем точить геометрию на токарном станке с контршпинделем, если это позволяет конструкция.

Изготовленные по индивидуальному заказу высокоточные детали осей для аэрокосмического оборудования Изготовленные по индивидуальному заказу высокоточные детали осей для аэрокосмического оборудования, подходящие для небольших валов и точеных деталей, если это позволяет конструкция, с высокой прочностью, коррозионной стойкостью и надежностью. Просмотреть продукт →

Удаление заусенцев заслуживает отдельной строки в технологическом плане. Ручная обработка полированным скребком и легким абразивом по-прежнему остается наиболее надежным методом обработки небольших алюминиевых деталей, и гораздо дешевле заранее заложить в нее бюджет, чем дорабатывать кромки после анодирования.

Допуски, проверка и реалистичность

Небольшие алюминиевые детали часто требуют соблюдения размеров, которые велики на бумаге, но требовательны на практике. Достижим допуск 0,01 мм для отверстия диаметром 5 мм; тот же допуск на тонкой, неподдерживаемой стене толщиной 60 мм — это другой разговор. Это помогает узнать, какие измерения на самом деле управляют функцией, а какие просто перенесены из модели САПР. Наши инженеры регулярно просматривают чертежи вместе с клиентами, чтобы отметить особенности, для которых номинальное значение имеет меньшее значение, чем посадка при сборке.

Проверка следует той же логике. Мы измеряем мелкие детали с помощью системы технического зрения или КИМ с помощью приспособлений, которые повторяют условия монтажа, поскольку измерение детали в свободном состоянии, которая позже будет прикручена болтами, дает неверные цифры. Для производственных циклов мы ведем учет первых изделий и периодически отбираем образцы, чтобы десятая партия вела себя как первая. Если вы хотите более подробно рассмотреть, как возможности станка преобразуются в реальные допуски, прочтите эту заметку. какие допуски на самом деле может выдерживать обработка с ЧПУ объясняет основные причины.

Отделка, подгонка и сборка

Анодирование добавляет несколько микрон на поверхность, что незначительно для кронштейна диаметром 50 мм и существенно для паза диаметром 2 мм или отверстия для штифта диаметром 4 мм. Когда деталь подлежит анодированию, мы предпочитаем отмечать критические посадки перед чистовой отделкой, чтобы толщина покрытия учитывалась в размерах обработанной детали. Декоративное анодирование типа II, твердое анодирование изнашиваемых поверхностей, дробеструйная обработка для придания однородного матового вида и лазерная маркировка для идентификации — все это стандартные варианты обработки небольших алюминиевых компонентов.

Резьбовые вставки, установочные штифты и прессовые посадки ведут себя по-разному в мелких деталях просто потому, что вокруг них меньше материала. Краткий анализ конструкции перед обработкой часто позволяет избежать последующей доработки, особенно когда резьба М2 расположена близко к кромке или когда толщина стенки вокруг седла подшипника составляет всего 1,5 мм.

Как мы подходим к проекту небольших алюминиевых деталей

Наш рабочий процесс намеренно стандартен: просмотрите чертеж и применение, предложите изменения в материале или допуске там, где они снижают риск, обработайте первый образец, проверьте его по отпечатку и только затем приступайте к серийному производству. Большая часть наших небольших изделий из алюминия попадает в оборудование автоматизации, роботизированные руки, медицинские инструменты и энергетическое оборудование, поэтому мы привыкли к деталям, которые должны вписываться в сборку, созданную где-то в другом месте.

Поскольку мы также производим оборудование для автоматизации и электрические шкафы собственными силами, мы часто своими глазами видим последствия использования небольшого компонента. Такая точка зрения имеет тенденцию сокращать разговор о том, какие функции действительно должны быть точными.

Высокоточные обработанные детали автоматизированного роботизированного манипулятора Изготовленные по индивидуальному заказу механические компоненты для оборудования производственных линий и автоматических роботизированных манипуляторов полезны там, где небольшие допуски деталей и сборка требуют практических производственных затрат. Просмотреть продукт →

Давайте посмотрим на ваш рисунок

Если у вас есть небольшая алюминиевая деталь, которая продолжает вызывать проблемы при сборке, или новая конструкция, требующая производственного заключения до того, как будет использована оснастка, пришлите чертеж и рабочую среду. Мы честно скажем вам, соответствуют ли допуски, материал и отделка используемому количеству, и где небольшое изменение облегчит и удешевит производство детали.

Вы можете связаться с нашей командой через страница контактов с чертежами в любом распространенном формате САПР. Образцы обычно являются самым быстрым способом решить вопрос о подгонке, отделке или качестве кромки, и мы рады начать именно с этого.