נקודות תהליך מפתח עבור מחרטת CNC של אלומיניום

בעת הפיכת אלומיניום על מחרטת CNC, יש לנהל בקפידה מספר נקודות תהליך קריטיות כדי להבטיח איכות עיבוד, יעילות ובטיחות המפעיל. הרכות והמשיכות היחסית של האלומיניום הופכות אותו למהיר וסלחן לחיתוך בהשוואה לפלדה או טיטניום, אבל אותה רכות מציגה סט אתגרים משלה - ובעיקר ארוך, רציף, סרט-כמו שבבים שיכולים לעטוף את הכלי, את חומר העבודה, או אפילו את הציר אם לא מנוהלים. חמשת התחומים הבאים - בחירת כלי, אופטימיזציה של פרמטרי חיתוך, יישום נוזל קירור, בקרת שבבים ובטיחות תפעולית - יוצרים מערכת משולבת. הטעות של כל אחד מהם נוטה ליצור בעיות אצל האחרים, ולכן יש לחשוב עליהם כאסטרטגיה אחת ומתואמת ולא חמש רשימות ביקורת עצמאיות.

מכיוון שאלומיניום הוא בעל קשיות נמוכה, הוא מתעוות בצורה פלסטית ולא נשבר בצורה נקייה, מה שאומר שהוא נוטה לייצר שבבים רציפים וחוטיים במהלך הסיבוב. מסיבה זו, יש לתעדף תוספות חיתוך ייעודיות מאלומיניום- (בדרך כלל המחיר בסביבות ¥10 לכל תוספת). תוספות אלה מתוכננות בדרך כלל במיוחד עבור חומרים לא-ברזליים: הם כוללים גיאומטריה חדה יותר, פנים גריפה מלוטש במיוחד, ולעתים קרובות זווית גריפה חיובית שמפחיתה את התנגדות החיתוך ועיוות הגזירה בשבב. פני גרפה חלקים יותר חשובים במיוחד מכיוון שלאלומיניום יש נטייה חזקה להיצמד למשטחי הכלים - פנים מחוספסים או בלויים מגדילים את שטח המגע והחיכוך, ומעודדים היווצרות של- קצה (BUE), אשר בתורו פוגע בגימור פני השטח ומאיץ את בלאי הכלים.

דרישות איכות הקצה חשובות לא פחות מהסוג ההוספה עצמו. קצה החיתוך חייב להישאר חד וחלק בכל עת; קצה עמום או סדוק גורם לשבב להידחס ולגרור במקום לגזוז ממנו בצורה נקייה, מה שמגביר את החיכוך בין השבב למשטח העבודה ומעלה את הסיכון לשריטות פני השטח, התקשות העבודה של שכבת משטח האלומיניום ואפילו שבבי קצה תחת עומס. על המפעילים ליצור שגרה של בדיקה ויזואלית של קצוות ההוספה - בהגדלה אם אפשר - והחלפת תוספות באופן יזום במקום לחכות להופעת פגמים גלויים על החלקים. תוספות קרביד לא מצופה, מלוטש או PCD (יהלום רב גבישי) מועדפים בדרך כלל לאלומיניום במיוחד משום שהם ממזערים את ההידבקות והחיכוך שחוסות פלדה מצופים יכולים להכניס-.

בקרת מהירות חיתוך (מהירות ציר):מהירות החיתוך המומלצת היא גדולה או שווה ל-500 מטר לדקה (כהמרה מעשית, עבור קוטר של 100 מ"מ, מהירות הציר צריכה להיות גדולה או שווה ל-1500 סל"ד). העיקרון הבסיסי הוא שמהירויות חיתוך גבוהות יותר לא רק משפרות את יעילות הסרת החומר אלא גם מקדמות שבר שבב באמצעות פעולת גזירה- במהירות גבוהה - השבב נגזז במהירות מספיק כדי שהוא נשבר במקום להתכרבל לסרט רציף ארוך. לעומת זאת, אם מהירות הציר נמוכה מדי, פעולת הגזירה נעשית איטית, שבבים מתארכים והסיכון להסתבכות שבב עולה בחדות. ראוי לציין שהמהירות האופטימלית בפועל תשתנה במידה מסוימת בהתאם לסגסוגת האלומיניום הספציפית (לדוגמה, 6061 לעומת. 7075 לעומת סגסוגות אלומיניום יצוק), גיאומטריית הוספה וקשיחות המכונה, כך שיש להתייחס לנתון של 500 מ'/דקה כאל קו בסיס קבוע מעשי שאפשר לכוון ממנו ולא כאל כיוון מוחלט.

בחירת עומק החיתוך (מעורבות-מעבר X-יחיד):עומק החיתוך המומלץ הוא 3-5 מ"מ לכל צד, עם מינימום פרקטי של לא פחות מ-2 מ"מ. הנימוק כאן הוא שעומק חיתוך גדול מספיק מגביר את כוח החיתוך הפועל על שורש השבב, מה שמקדם שבר נקי יותר של שבב. באופן מנוגד לאינטואיציה, עומק רדוד מדי של חיתוך מייצר שבבים דקים ודקים שחסרים את הקשיחות להישבר בעצמם - הצ'יפים העדינים הללו נוטים יותר להתעטף ולהסתבך מאשר שבבים עבים ומשמעותיים יותר. יש לבצע אופטימיזציה של קצב ההזנה בד בבד עם עומק החיתוך, מכיוון ששני הפרמטרים קובעים במשותף את עובי השבב וצורת החתך-, שניהם משפיעים מאוד אם השבב מתפתל, נשבר או סרטים.

מיקום תרסיס:יש לכוון את נוזל הקירור בדיוק אל קצה הכלי, כדי לוודא שאזור החיתוך מוצף באופן יסודי ומתמשך במקום רק להתיז בסביבה הכללית.

פונקציה של נוזל קירור:

הִתקָרְרוּת:מונע מקצה הכלי להתרכך תחת חום חיכוך, מה שמפחית את הנטייה של חומר להימרח או לרתך על קצה החיתוך.

סִיכָה:מפחית את החיכוך בין השבב לקצה הכלי, ומפחית את הסיכון לשיתוב קצה הנגרם עקב דחיסת שבב כנגד קצה החיתוך.

פינוי שבב:זרימת נוזל הקירור שוטפת את השבבים באופן פיזי מאזור החיתוך, ומונעת הצטברות על חומר העבודה או הכלי שאחרת עלולה להפריע למעברים הבאים.

סיכון לקירור לא מספק:כיסוי לקוי של נוזל קירור מוביל להידבקות ואריזה של חומר בקצה הכלי, ובמקרים חמורים יותר עלול לגרום לשבר בקצה הכלי. מעבר לנזק המיידי של הכלי, קירור לא עקבי יכול גם לגרום להתרחבות תרמית מקומית של חלק העבודה במהלך העיבוד, ולהשפיע בעדינות על דיוק הממדים על תכונות -סובלנות הדוקות -, גורם שכדאי לקחת בחשבון כאשר מיוצרים רכיבי אלומיניום מדויקים. כמו כן, יש לבדוק ולכוונן מדי פעם את ריכוז נוזל הקירור וקצב הזרימה, שכן עיבוד אלומיניום נהנה לעתים קרובות מנוזלי קירור שנוסחו (או מתווספים) במיוחד כדי להתנגד לנטייה הטבעית של המתכת להתפרקות והידבקות.

שורש הבעיה:מכיוון שאלומיניום הוא בעל קשיות נמוכה, סרט רציף-כמו שבבים נוצר בקלות במהלך הסיבוב, מה שמוביל למספר בעיות במורד הזרם:

גירוד חלקי עבודה:שבבים העוטפים את משטח העבודה עלולים לשרוט את המשטח המוגמר במכונה.

נזק לכלי:דחיסת שבב כנגד קצה החיתוך מאיצה בלאי או גורמת לשיתוב/שבר.

סכנות בטיחותיות:שבבים ארוכים יכולים לסבך את איבריו של המפעיל או לתפוס ברכיבי מכונה נעים - סכנה רצינית באמת בהתחשב באיזו מהירות יכולה להיווצר סרטי אלומיניום ארוכים.

פתרונות:

עיצוב כלי:בחר תוספות עם חריצי שוברי שבבים- או גיאומטריות קצה מיוחדות שנועדו לקדם שבר בשבבים כשהחומר מתפתל מעל פני הגרפה.

התאמת פרמטר:שלב מהירויות חיתוך גבוהות יותר ועומקי חיתוך גדולים יותר עם פגיעה של נוזל קירור כדי להשיג שבירת שבבים אמינה.

ניהול פינוי שבבים:ודא שתעלות העברת השבבים נשארות נקיות וללא חסימות, ולמנוע הצטברות שבבים שעלולה ליצור קשר חוזר- עם הכלי או עם חלק העבודה. במהלך ריצות ייצור, השהייה מעת לעת כדי לנקות את מחבת השבבים או המסוע - במקום לתת לשבבים להצטבר עד שהם מפריעים לתנועה - עוזרת לשמור על זרימת שבבים עקבית ומקטינה את הסיכוי -לחתוך מחדש-שבבים שכבר נוצרו, מה שעלול לפגום בגימור פני השטח.

הגנה על ציוד:התקן התקני שמירה/בלימה של שבבים כדי למנוע השלכת שבבים החוצה במהלך חיתוך מהיר-.

הגנה אישית:המפעילים חייבים ללבוש משקפי בטיחות וכפפות כדי למנוע מגע עם שבבים בעור או בעיניים; יש להימנע מלבוש ארוך או משוחרר ליד הציר המסתובב.

תגובת חירום:אם מתרחשת הסתבכות שבבים, יש לעצור את המכונה מיד, ויש להשתמש בכלים ייעודיים כדי לנקות את ההסתבכות - לעולם אל תנסה לפנות שבבים ביד בזמן שהציר בתנועה או בידיים חשופות, שכן שבבי אלומיניום יכולים להיות חדים באופן מפתיע למרות רכות החומר.

בעת הפיכת אלומיניום על מחרטת CNC, איכות, יעילות ובטיחות תלויים באופטימיזציה מתואמת של ארבעה אזורים מחוברים זה לזה: בחירת כלי, פרמטרי חיתוך, יישום נוזל קירור ובקרת צורת שבבים. מטרת הליבה לאורך כל הדרך היא להשיג שבירת שבבים אמינה ללא הסתבכות. על ידי בחירת תוספות חיתוך-יעודיות מאלומיניום עם קצוות חדים, חלקים ומתוחזקים היטב-, הגדלת מהירות החיתוך ועומק החיתוך כדי לקדם שבר נקי של שבב, ומיקוד מדויק של נוזל הקירור באזור החיתוך, מכונאים יכולים לשפר משמעותית הן את יעילות העיבוד והן את איכות פני השטח תוך שמירה על בטיחות המפעיל. מכיוון שמשתנים אלה פועלים באינטראקציה -, שינוי בעומק החיתוך משפיע על עובי השבב, מה שמשפיע על מידת היעילות של נוזל הקירור יכול להגיע לקצה הכלי, מה שמשפיע על בלאי הכלים ובכך על חדות הקצוות -, עדיף להתייחס לכוונון פרמטרים כתהליך איטרטיבי: בצע התאמה אחת בכל פעם, צפה בצורת השבב ובגימור פני השטח, במקום שפר את השינויים בהתאם.