Параметри на рязане, инструменти и завършване при CNC обработка на 6061-T6: какво може да коригира проектният инженер преди RFQ

Изключете инструмента с геометрия за стомана, преди да изберете каквато и да е скорост или подаване

Алуминият се заварява към режещ ръб, който не е създаден за него. Механизмът е адхезия: тъп ръб и покритие с афинитет към алуминия позволяват стружката да се привари под налягане към предната повърхност, а образуваното наварено ръбче след това разкъсва обработената повърхност¹⁹.

Документираната причина е геометрията на пластината за стомана — подготовката на ръба ѝ е проектирана да издържа на счупване при стомана. Това я прави твърде тъпа за чисто образуване на стружка при алуминий, а покритията TiAlN или TiN имат умерен афинитет към адхезия с алуминий¹⁹.

Решението е геометрия, предназначена за алуминий. Голям положителен преден ъгъл от 15–30°, радиус на ръба под 0.001 in, полирана или огледална предна повърхност и заден ъгъл 12–20° заедно намаляват сцеплението на стружката и спират задния ръб да трие обработената повърхност¹⁹.

За челно фрезоване като стандарт се описват едно- или двузъби монолитни твърдосплавни фрезери със спирала 45° и полирани канали. Голямата спирала извежда стружката от среза, а полираната повърхност на канала се съпротивлява на заваряване на стружката¹⁹.

Можете да фиксирате това в чертежа като изискване към инструмента, а не като параметър. Поискайте от цеха да потвърди класа и геометрията на пластината, с която ще работи, и считайте всяка оферта, изградена върху пластини с покритие и геометрия за стомана, за риск за завършването, който още не сте калкулирали.

Необлечен полиран твърд сплав или PCD: решават целта за завършване и обемът

И необлеченият полиран твърд сплав (клас ISO N, предназначен за цветни метали), и пластините PCD са предпочитан инструмент за алуминий; разделянето е по обем и цел за завършване¹⁹.

PCD се цитира за високосерийно производство и огледални завършвания, а един доставчик го описва като предпочитания инструмент за аерокосмически алуминий, където завършването и издръжливостта на инструмента при голям брой детайли са критични¹⁹. Това е позиция на доставчик, а не правило за всеки детайл от 6061-T6.

Механизмът е икономиката на издръжливостта на инструмента. Твърдостта на PCD и ниският му афинитет към адхезия с алуминий му позволяват да поддържа огледално завършване през дълъг цикъл, така че надценката за пластината се разпределя върху много детайли¹⁹.

При кратък цикъл детайлите, които да поемат тази надценка, са по-малко и предпочитаният инструмент за алуминий е необлеченият полиран твърд сплав¹⁹. Когато целта за завършване е козметична или обемът е малък, защитимият избор по подразбиране е необлечен полиран твърд сплав.

Когато детайлът се прави в голям обем и изисква огледално завършване, поискайте от цеха оферта за PCD и обосновка с допускането за издръжливост на инструмента, което стои зад нея.

Изберете охлаждане спрямо режима на отказ, който доминира в среза

MQL подава дозирана маслена мъгла — обикновено 10–100 mL/h — смесена със сгъстен въздух, към зоната на рязане²¹ (стойност, съобщена от доставчик). Именно тънкият ѝ маслен филм в контакта стружка–предна повърхност предотвратява залепването на алуминий по инструмента²¹.

Затова за MQL се съобщава, че превъзхожда обилното охлаждане при алуминий при високи скорости на рязане 500–1,500 SFM, където основният механизъм на отказ е навареното ръбче, а не термичното износване: Ra 16–32 µin срещу Ra 32–63 µin при обилно охлаждане²¹.

Ниската термична маса на мъглата избягва и термоциклирането, което обилното охлаждане причинява при прекъснати срезове в алуминий²¹. Ограничението на MQL е охлаждането.

То почти не охлажда детайла и при тежки производствени цикли частите могат да достигнат 100–150°F над температурата на средата, което въвежда грешки от термичното разширение и изисква стабилизиране преди довършителните проходи²¹.

Обилното охлаждане поема другата страна на компромиса: многоосното фрезоване с обилно охлаждане извежда стружката бързо и защитава режещия ръб, поддържайки завършването и размерната точност постоянни през дълги производствени цикли²². Затова изборът следва режима на отказ.

Където доминира навареното ръбче и срезът е достатъчно кратък, за да се стабилизира термично, MQL е защитим. Където цикълът е дълъг и размерната постоянство между много детайли е по-важно от максималното завършване, по-сигурната стратегия е обилното охлаждане.

Нито един от двата източника не дава пряко сравнение върху 6061-T6, затова попитайте цеха какъв режим на отказ очаква при вашата геометрия, преди да фиксирате охлаждането в технологичната карта.

Задайте изискването за Ra и приемете стъпката в цената за довършване, която то предполага

Целите за грапавост са стълбица на разходите, а не едно число. Нормалното рязане дава Ra 3.2 µm; Ra 0.8 µm изисква допълнителни полу-довършителни проходи; Ra 0.2 µm изисква множество довършителни и полиращи операции¹².

Всяка стъпка надолу приблизително удвоява разхода за довършване, защото всяка изисква повече проходи, по-ниски подавания и специализирани инструменти¹². Стратегията за охлаждане измества постижимото завършване в рамките на тази стълбица.

При алуминий при 500–1,500 SFM за MQL се съобщава Ra 16–32 µin (приблизително 0.4–0.8 µm) срещу Ra 32–63 µin (приблизително 0.8–1.6 µm) при обилно охлаждане²¹. Това са стойности за алуминий в посочен скоростен диапазон, а не гаранция за 6061-T6.

Никой източник в този набор не дава комбинацията от параметри — скорост, подаване, дълбочина на среза, геометрия на инструмента — необходима за достигане на Ra 0.8, 1.6 или 3.2 µm при 6061-T6¹³¹²²¹. Затова задайте целта за Ra и повърхността, за която се отнася, и оставете цеха да отговаря за параметрите, които я постигат.

Ако целта е козметична, попитайте дали завършването непосредствено след обработка е приемливо, преди да ангажирате детайла с полираща операция.

Потвърдете, че цехът може да удържи завършването и толеранса при вашата геометрия

6061-T6 е оценен с 5/5 за обработваемост и се раздробява на еднородна стружка при стандартни подавания и скорости, така че самата сплав не е ограничението²⁷. Ограниченията са в инструмента, натоварването на зъба и геометрията.

Тези проверки са тези, които променят резултата преди изпращането на RFQ.

• ✓Потвърдете, че цехът ще работи с геометрия, предназначена за алуминий — голям положителен преден ъгъл, остър ръб, полирани канали — а не с пластини с покритие и геометрия за стомана.
• ✓Попитайте как се задава натоварването на зъба, когато радиалното зацепване е под половината от диаметъра на фрезата: получава се изтъняване на стружката и подаването трябва да се увеличи, за да се възстанови пълната дебелина на стружката и да се избегне преждевременно износване.
• ✓Попитайте същото и за фрезери с голям ъгъл на влизане, които изискват по-голямо подаване, за да се поддържа препоръчаното натоварване на зъба.
• ✓Потвърдете повърхностната скорост, с която цехът планира да работи, тъй като превишаването на препоръчаната SFM износва инструмента по-бързо, а работата по-бавно може да удължи издръжливостта му.
• ✓Поискайте от цеха да посочи оборотите на шпиндела и подаването на зъб, които ще използва при вашата геометрия — един цех съобщава 8,000–12,000 RPM и 0.005 in/tooth при 6061-T6 с минимално наварено ръбче, но това е опитът на един цех, а не правило за 6061-T6.
• ✓Потвърдете спецификацията на челната фреза: едно- или двузъб монолитен твърд сплав със спирала 45° и полирани канали се описва като стандарт за алуминий.

Изберете операцията след обработка по необходимост и отбележете какво променя тя

Обработката след машинно обработване следва функцията, а не вида. Завършването непосредствено след обработка е изборът, когато цената и размерната стабилност са най-важни; стъкленоструйната обработка или четкането дават еднороден козметичен вид; анодирането дава на алуминия устойчивост на корозия; твърдото анодиране дава устойчивост на износване¹⁰.

Потвърдете материала, толеранса, цвета, маскирането и крайната среда на употреба преди офериране¹⁰. 6061-T6 е по-сигурният алуминий, когато е нужно козметично анодиране.

Резултатите от анодирането му са по-предвидими, докато съдържанието на цинк в 7075 може да причини неравномерен цвят, ивици или тъмни петна¹³. Това е причина да запазите сплавта по спецификация, вместо да я заменяте, ако детайлът е видим.

Отвореният въпрос е размерният. Никой източник в този набор не количествено определя размерната промяна или влиянието върху толеранса от анодиране, стъкленоструйна обработка или полиране при 6061-T6, затова попитайте цеха как компенсира в чертежа избраното от вас завършване.

Определете размера на партидата и стратегията за инструмент, за да се разпредели настройката

Настройката е фиксиран разход за всеки цикъл — машината се програмира и инструментът се настройва независимо дали поръчвате един детайл или десет — така че цената за детайл пада с удължаването на цикъла²⁴²⁵. Поръчката на малка партида от 3–5 единици често дава значително по-ниска цена за детайл от един-единствен образец²⁴.

Специализираният инструмент следва същата логика в обратна посока. Специализираните инструменти носят предварителен разход и могат да съкратят времето на цикъла при високосерийни производства чрез обединяване на операции.

Но за прототипи или малки партиди проектирането на детайли, които могат да се изработят със стандартни инструменти, е по-икономичната стратегия²⁵. Затова решението за партидата и решението за инструмента са едно решение.

Ако поръчвате няколко детайла, оставете проекта на стандартни инструменти и приемете времето на цикъла. Ако очаквате дълъг цикъл, попитайте цеха дали специализиран инструмент би съкратил времето на цикъла достатъчно, за да изплати предварителния си разход.

Къде източниците се разминават относно охлаждането и завършването

Въпросът за охлаждането не се свежда до един отговор в този набор доказателства. Един източник съобщава предимство в завършването при MQL за алуминий при висока скорост; друг съобщава, че обилното охлаждане поддържа завършването и размерната точност през дълги многоосни ходове.

И двете могат да са верни при съответните им условия, така че задачата на купувача е да установи кое условие важи за детайла.

Before you request a quote

• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.