Frezowanie aluminium to powszechnie wykorzystywany w wytwórstwie proces obróbki. Materiał ten jest ceniony za swoją lekkość, a jednocześnie trwałość i wytrzymałość. Jest przy tym również niezwykle plastyczny. Ma istotne walory użytkowe, takie jak niepalność, odporność na działanie promieniowania słonecznego i wilgoci oraz nieuleganie korozji. Nie bez znaczenia jest także jego wygląd oraz łatwość w konserwacji. Wreszcie aluminium podlega recyklingowi. Obróbka CNC tego surowca ma swoją specyfikę. Podpowiadamy, na co zwrócić uwagę podczas frezowania CNC.
Frezowanie aluminium — specyfika procesu
Frezowanie CNC aluminium jest dość specyficzne w porównaniu z innymi materiałami, np. obróbką metali. Wynika to z właściwości tego materiału, który jest wyjątkowo miękki i plastyczny. Trzeba do niej dobrać odpowiedni frez, bo każde naruszenie powierzchni aluminium powoduje zmarnowanie tworzywa. Nie jest to proste, bo na rynku występuje ponad 10 000 różnych stopów tego surowca. Czyste aluminium to materiał bardzo miękki o niskiej wytrzymałości i dużej plastyczności, a przez to trudny w obróbce, dlatego najczęściej wykorzystywane są stopy aluminium. Domieszka innych metali pozwala mu zmieniać swoje właściwości, dzięki czemu uzyskiwane są materiały o różnych cechach, takich jak: odporność, wytrzymałość czy estetyka. W zależności od składów część stopów jest uniwersalna, a część przeznaczona do szczególnych zastosowań, np. te o dobrej odkształcalności mogą służyć do produkcji cienkościennych elementów o skomplikowanych kształtach. Niektóre ze stopów są poddawane obróbce cieplnej, aby mogły osiągnąć właściwości docelowe. Na rynku dostępne są stopy aluminium dwu– lub wieloskładnikowe, zawierające najczęściej dodatki w postaci: krzemu (Si), miedzi (Cu), magnezu (Mg), cynku (Zn) i manganu (Mn). Oprócz powyższych w celu polepszenia skrawalności stosuje się domieszki metali takich jak: ołów (Pb), kadm (Cd), antymon (Sb) oraz bizmut (Bi).Na co zwrócić uwagę podczas obróbki aluminium CNC?
Obróbka aluminium CNC wymaga przede wszystkim dobrania odpowiednich frezów lub płytek frezarskich. Na rynku dostępne jest wiele ich rodzajów o różnych powłokach, geometrii czy liczbie krawędzi tnących, które można dostosować do odpowiedniego stopu. To jeden z podstawowych warunków dla uzyskania dobrego wyniku frezowania.
Frezowanie w aluminium wymaga oprócz tego przestrzegania pewnych zasad. Przedstawiamy je poniżej:
- obróbkę CNC aluminium i jego stopów należy przeprowadzać z wysokimi prędkościami obrotowymi i posuwowymi, dobierając parametry do narzędzia. Nie ma tu obawy, że duża prędkość wpłynie negatywnie na trwałość ostrzy;
- grubość wióra (hex) powinna wynosić między 0,1– 0,2 mm, dzięki temu nie ma obawy o „przyklejanie się” wiórów do ostrzy, które powoduje uszkodzenie powierzchni obrabianych, jak i samego narzędzia skrawającego;
- zaleca się obfite stosowanie cieczy chłodzących. Pozwala to możliwie jak najlepiej odprowadzić wióry oraz ciepło z obszaru, w którym narzędzie styka się z przedmiotem obrabianym;
- liczbę krawędzi tnących narzędzia skrawającego należy dobrać w zależności od wytrzymałości danego stopu aluminium. Dla średnio twardych stopów najlepsze będą frezy z dwoma ostrzami, natomiast dla najtwardszych stopów przydadzą się trzy ostrza;
- im więcej krawędzi tnących ma frez, tym mniejsze jest obciążenie pojedynczej krawędzi tnącej, a najlepsze odprowadzanie wiórów zapewnia frez z jednym ostrzem. Trzeba o tym wiedzieć, bo kwestia odprowadzania wiórów jest podczas frezowania aluminium sprawą bardzo istotną;
- ważne jest zachowanie stabilności frezu, które zapobiega wibracjom, a i ryzyko złamania jest wtedy ograniczone. Im krótszy i grubszy jest frez, tym bardziej stabilny;
- trzeba ograniczyć do minimum liczbę wejść i wyjść narzędzia w trakcie obróbki. Konieczność ta wynika z wysokiego współczynnika rozszerzalności cieplnej, jaki ma aluminium. Każde wyjście i ponowne wejście narzędzia w materiał może powodować odkształcenia oraz zadrapania powierzchni obrabianych;
- frezy do aluminium muszą mieć ostre krawędzie.
Problemy, które mogą wystąpić przy frezowaniu
Osoby prowadzące usługi frezowania CNC aluminium mogą napotykać podczas tego procesu na różne problemy, wynikające z błędów w sztuce. Przedstawiamy najczęstsze z nich oraz sposoby na ich rozwiązanie.
- Narost aluminium na krawędziach narzędzi tnących, który negatywnie wpływa na jakość obrabianej części i jakość narzędzi. Jego przyczyna może być za mała szybkość posuwu i prędkość skrawania. Należy zwiększyć je zgodnie z zalecanymi parametrami.
- Drganie frezowanej części, które może spowodować niedokładności wymiarowe i niewłaściwe wykończenie powierzchni. Ten problem można rozwiązać na kilka sposobów poprzez: sprawdzenie mocowania i zapewnienie dobrze podpartej części roboczej, zmniejszenie wysięgu do najkrótszego możliwego limitu prędkości oraz przestrzeganie ustalonych norm i parametrów skrawania tak, aby uniknąć niepotrzebnych wibracji.
- Słabe wykończenie powierzchni może spowodować nawet odrzucenie finalnego wyrobu przez klienta. Dla uniknięcia takiej sytuacji warto sprawdzić i usunąć ewentualne przyczyny takiego stanu rzeczy. Mogą nimi być na przykład:
- tępy lub uszkodzony frez — pomóc może wybranie narzędzia wykonanego z materiału o wysokiej jakości oraz stałe monitorowanie jego stanu i szlifowanie w razie potrzeby,
- używanie narzędzia o niewłaściwej geometrii, które może spowodować ponowne skrawanie wiórów i ich słabe odprowadzanie. W takim przypadku należy dobrać narzędzia o wyższym kącie spirali, większej liczbie rowków i drobniejszym promieniu krytycznym podczas wykańczania,
- nieprawidłowa głębokość i prędkość skrawania. Podczas wykańczania zalecane są wysokie obroty oraz zmniejszona prędkość posuwu i głębokość skrawania. Zapewnia to uzyskanie pożądanego wykończenia powierzchni.
Aluminium to wszechstronny materiał o wysokiej skrawalności, który bardzo łatwo poddaje się procesom obróbki skrawaniem. Podczas frezowania aluminium należy pamiętać o opisanych w artykule zasadach i bezwzględnie ich przestrzegać, a z pewnością osiągnie się pożądane rezultaty.
