Rezalni parametri, orodje in površinska obdelava pri CNC obdelavi 6061-T6: kaj lahko konstrukter uredi še pred povpraševanjem

Pred izbiro hitrosti ali podajanja izključite orodje z geometrijo za jeklo

Aluminij se zlije na rezilo, ki ni izdelano zanj. Mehanizem je adhezija: topo rezilo in premaz z afiniteto do aluminija omogočata, da se odrezek pod tlakom zvari na prednjo ploskev rezila, nastali obrabni rob pa nato trga obdelano površino¹⁹.

Dokumentirani vzrok je geometrija vložka za jeklo — priprava roba je zasnovana tako, da vzdrži lom v jeklu. To pa pomeni, da je rezilo preveč topo za čisto nastajanje odrezkov v aluminiju, premazi TiAlN in TiN pa imajo zmerno afiniteto do adhezije aluminija¹⁹.

Rešitev je geometrija, specifična za aluminij. Visok pozitiven kot 15–30°, polmer roba manjši od 0.001 in, polirana ali zrcalno zglajana prednja ploskev rezila in izstopni kot 12–20° skupaj zmanjšajo adhezijo odrezka in preprečijo, da bi bočna ploskev drgnila po obdelani površini¹⁹.

Pri frezanju se kot standard navaja eno- ali dvorezilski trdokarbidni frezvalj s kotom spirale 45° in poliranimi žlebi. Visoka spirala izvaja odrezke iz reza, polirana površina žleba pa se upira zvarjevanju odrezka¹⁹.

To lahko na risbi zahtevate kot orodjarsko zahtevo, ne kot parameter. Pri delavnici preverite, katero vrsto vložka in katero geometrijo bodo uporabili, vsako ponudbo, zgrajeno na prevlečenih vložkih z geometrijo za jeklo, pa obravnavajte kot tveganje za površinsko obdelavo, ki ga še niste ovrednotili.

Neprevlečeni polirani karbid ali PCD: odločitev glede na cilj površinske obdelave in obseg

Tako neprevlečeni polirani karbid (ISO razred N, namenjen neželeznim materialom) kot PCD vložki so prednostno orodje za aluminij; razdelitev temelji na obsegu in cilju površinske obdelave¹⁹.

PCD se navaja za proizvodnjo velikih serij in zrcalne površinske obdelave, en dobavitelj pa ga opisuje kot orodje izbire pri letalskem aluminiju, kjer sta površinska obdelava in življenjski čas orodja pri velikem številu kosov odločilna¹⁹. To je stališče dobavitelja, ne pravilo za vsak del iz 6061-T6.

Mehanizem je gospodarnost življenjskega časa orodja. Trdost PCD in njegova nizka afiniteta do adhezije aluminija mu omogočata, da skozi dolgo serijo vzdržuje zrcalno površinsko obdelavo, zato se dodatna cena vložka porazdeli na mnogo kosov¹⁹.

Pri kratki seriji je kosov, ki bi absorbirali to dodatno ceno, manj, prednostno orodje za aluminij pa je neprevlečeni polirani karbid¹⁹. Kjer je cilj površinske obdelave kozmetičen ali je obseg majhen, je neprevlečeni polirani karbid utemeljena privzeta izbira.

Kjer del teče v veliki seriji in potrebuje zrcalno obdelavo, pri delavnici zahtevajte ponudbo za PCD in prikažite predpostavko o življenjskem času orodja, na kateri temelji.

Hladilno sredstvo izberite glede na način okvare, ki prevladuje pri rezu

MQL dovaja dozirano oljno mešanico — običajno 10–100 mL/h — pomešano s stisnjenim zrakom v režno cono²¹ (številčni podatek dobavitelja). Tanek oljni film v stiku odrezka s prednjo ploskvijo rezila je to, kar preprečuje, da se aluminij prijavi na orodje²¹.

Zato se poroča, da MQL pri aluminiju in velikih rezalnih hitrostih 500–1,500 SFM presegajo zalivno hladilno sredstvo, kjer je primarni mehanizem okvare nalaganje na rezilu in ne toplotna obraba: Ra 16–32 µin proti Ra 32–63 µin pri zalivnem hladilu²¹.

Nizka toplotna masa mešanice prav tako preprečuje toplotno cikliranje, ki ga zalivno hladilno sredstvo povzroča pri prekinjenih rezih aluminija²¹. Omejitev MQL je hlajenje.

Zagotavlja skoraj nobenega hlajenja obdelovanca, deli pa lahko pri intenzivni proizvodnji dosežejo 100–150°F nad okolno temperaturo, kar vnaša napake zaradi termične razširitve, glede na katere je treba stabilizirati pred končnimi prehodi²¹.

Zalivno hladilno sredstvo je na drugi strani kompromisa: večosno rezkanje z zalivnim hladilom hitro odstrani odrezke in zaščiti rezilo, tako da površinska obdelava in dimenzijska natančnost ostaneta dosledni skozi dolge proizvodne serije²². Izbira torej sledi načinu okvare.

Kjer prevladuje nalaganje na rezilu in je rez dovolj kratek za termično stabilizacijo, je MQL utemeljen. Kjer je serija dolga in je dosledna dimenzija med mnogimi deli pomembnejša od najboljše površinske obdelave, je varnejša strategija zalivno hladilno sredstvo.

Noben od obeh virov ne podaja neposrednega primerjalnega testa na 6061-T6, zato preden hladilno sredstvo določite na procesni list, vprašajte delavnico, kateri način okvare pričakuje pri vaši geometriji.

Določite zahtevo Ra in sprejmite korak v zaključni obdelavi, ki ga pomeni

Cilji hrapavosti so stopnica stroškov, ne ena sama številka. Običajno rezanje daje Ra 3.2 µm; Ra 0.8 µm zahteva dodatne prehode polobrajene obdelave; Ra 0.2 µm zahteva več zaključnih in polirnih operacij¹².

Vsak korak navzdol približno podvoji stroške zaključne obdelave, saj vsak zahteva več prehodov, manjše podajanje in specializirano orodje¹². Strategija hladilnega sredstva premakne dosegljivo površinsko obdelavo znotraj te stopnice.

Pri aluminiju in 500–1,500 SFM se za MQL poroča Ra 16–32 µin (približno 0.4–0.8 µm) proti Ra 32–63 µin (približno 0.8–1.6 µm) pri zalivnem hladilu²¹. To so vrednosti za aluminij pri navedenem pasu hitrosti, ne jamstvo za 6061-T6.

Kar vam noben vir v tem naboru ne ponudi, je kombinacija parametrov — hitrost, podajanje, globina reza, geometrija orodja — potrebna za dosego Ra 0.8, 1.6 ali 3.2 µm pri 6061-T6¹³¹²²¹. Zato določite cilj Ra in površino, na katero se nanaša, parametre, ki ga dosežejo, pa prepustite delavnici.

Če je cilj kozmetičen, vprašajte, ali je obdelana površina sprejemljiva, preden se del predate koraku poliranja.

Potrdite, da lahko delavnica na vaši geometriji vzdrži površinsko obdelavo in toleranco

6061-T6 je za obdelovalnost ocenjen 5/5 in se pri običajnih podajanjih in hitrostih lomi v dosledne odrezke, zato zlitina sama ni omejitev²⁷. Omejitve so v orodju, silici odrezka in geometriji.

Te kontrole so tiste, ki pred pošiljanjem povpraševanja spremenijo izid.

• ✓Potrdite, da bo delavnica uporabila geometrijo, specifično za aluminij — visok pozitiven kot rezila, ostro rezilo, polirane žlebe — in ne prevlečenih vložkov z geometrijo za jeklo.
• ✓Vprašajte, kako je nastavljena silica odrezka tam, kjer je radialni vpen manjši od polovice premera orodja: odrezki se tanjšajo, zato je treba podajanje povečati, da se povrne polna debelina odrezka in prepreči prehitra obraba.
• ✓Enako vprašajte za orodja z velikim kotom spiralnega usmerjanja, ki potrebujejo večje podajanje za vzdrževanje priporočene sile odrezka.
• ✓Potrdite površinsko hitrost, ki jo namerava delavnica, saj prekoračenje priporočene vrednosti SFM hitreje uničuje orodje, počasnejše delovanje pa lahko podaljša življenjski čas orodja.
• ✓Pri delavnici zahtevajte, da navede število vrtljajev vretena in podajanje na zob, ki ju bo uporabila na vaši geometriji — ena delavnica poroča o 8,000–12,000 RPM in 0.005 in/tooth pri 6061-T6 z minimalnim nalaganjem na rezilu, vendar je to izkušnja ene delavnice, ne pravilo za 6061-T6.
• ✓Potrdite specifikacijo frezvalja: kot standard za aluminij se navaja eno- ali dvorezilski trdokarbidni frezvalj s kotom spirale 45° in poliranimi žlebi.

Končno obdelavo izberite glede na potrebo in označite, kaj pri tem spremeni

Končna obdelava sledi funkciji, ne videzu. Kjer sta najpomembnejša cena in dimenzijska stabilnost, je izbira obdelano stanje; peskanje s steklenimi kroglicami ali brušenje s krtačo dadata enakomeren kozmetični videz; eloksiranje zagotavlja korozijsko odpornost aluminija; trdo eloksiranje zagotavlja odpornost na obrabo¹⁰.

Pred ponudbo potrdite material, toleranco, barvo, maskiranje in okolje končne uporabe¹⁰. 6061-T6 je varnejši aluminij, kjer je potrebno kozmetično eloksiranje.

Rezultati eloksiranja so bolj predvidljivi, medtem ko lahko vsebina cinka v 7075 povzroči neenakomerno barvo, črtanje ali temne madeže¹³. To je razlog, da pri vidnih delih zlitine ne zamenjate, ampak jo obdržite v skladu s specifikacijo.

Odprto vprašanje je dimenzijsko. Noben vir v tem naboru ne izračuna dimenzijske spremembe ali vpliva na toleranco pri eloksiranju, peskanju s steklenimi kroglicami ali poliranju 6061-T6, zato vprašajte delavnico, kako kompenzira risbo za izbrano površinsko obdelavo.

Odločite se o velikosti serije in strategiji orodja, da se vpenjanje amortizira

Vpenjanje je fiksni strošek posamezne serije — stroj se programira in orodje se vpenja, ali naročate en del ali deset — zato cena na del pada, daljša kot je serija²⁴²⁵. Naročanje majhne serije 3–5 kosov pogosto da bistveno nižjo ceno na del kot en referenčni kos²⁴.

Pri orodju po meri velja obratna logika. Orodje po meri ima začetni strošek in lahko pri velikih serijah skrajša ciklični čas z združevanjem operacij.

Za prototipe ali majhne serije pa je učinkovitejša strategija oblikovanje delov, ki jih je mogoče izdelati s standardnim orodjem²⁵. Odločitev o velikosti serije in odločitev o orodju sta torej ena odločitev.

Če naročate peščico delov, ostani na standardnem orodju in sprejmi ciklični čas. Če pričakujete dolgo serijo, vprašajte delavnico, ali bi orodje po meri dovolj skrajšalo ciklični čas, da se začetni strošek povrne.

Kjer se viri razlikujejo glede hladilnega sredstva in površinske obdelave

Vprašanje o hladilnem sredstvu v tem naboru dokazov nima enega samega odgovora. En vir poroča o prednosti MQL pri aluminiju in veliki hitrosti; drugi poroča, da zalivno hladilno sredstvo vzdržuje površinsko obdelavo in dimenzijsko natančnost skozi dolge večosne serije.

Oboje je lahko res v lastnih pogojih, zato je naloga kupca, da ugotovi, kateri pogoj velja za dotični del.

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.