Im Bereich der Fertigung von High-End-Geräten sind Aluminiumlegierungen aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit und hervorragenden Wärmeleitfähigkeit zu einem der beliebtesten Materialien für die CNC-Bearbeitung geworden. Da Aluminiumlegierungen jedoch relativ weich sind und einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, neigen sie während des Schneidens zu Verformungen aufgrund von Spannungsabbau, Wärmestau oder unsachgemäßer Klemmung. Das Erreichen einer Präzisionskontrolle im Mikrometerbereich bei gleichzeitiger Sicherstellung einer hohen Effizienz ist ein wichtiger Test für die technischen Fähigkeiten eines Zerspanungsunternehmens. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse von sechs Kernprozessmethoden zur Vermeidung von Teileverformungen bei der Bearbeitung von Aluminiumlegierungen.
Bei Aluminiumlegierungsteilen mit großen Bearbeitungszugaben kann das Fräsen auf die endgültige Größe auf einer Seite in einem Arbeitsgang zu einer hohen Wärmekonzentration und damit zu starken thermischen Verformungen führen. Wenn beispielsweise eine 90 mm dicke Aluminiumplatte auf eine Dicke von 60 mm gefräst wird, kann es bei durchgehender Bearbeitung auf einer Seite zu einem Ebenheitsfehler von bis zu 5 mm kommen. Die Verwendung einer symmetrischen Bearbeitungsmethode -mit abwechselnden Vorschüben auf beiden Seiten und schichtweisem Entfernen des Aufmaßes-verbessert jedoch effektiv die Wärmeableitung und ermöglicht eine gleichmäßigere Spannungsverteilung. Dieser wissenschaftliche Prozesspfad ermöglicht eine präzise Ebenheitskontrolle innerhalb von 0,3 mm und verbessert so die Qualitätsstabilität der für Kunden erbrachten Aluminiumbearbeitungsdienstleistungen erheblich.
Bei plattenförmigen Teilen mit mehreren Hohlräumen kann die aufeinanderfolgende Bearbeitung jedes Hohlraums aufgrund ungleichmäßiger Belastung leicht zu einer Verformung der Hohlraumwände führen. Die optimale Lösung besteht darin, ein schichtweises, mehrstufiges Bearbeitungsverfahren zu verwenden, bei dem alle Hohlräume gleichzeitig geschruppt und dann Schicht für Schicht geschnitten werden, bis die endgültige Größe erreicht ist. Diese Strategie maximiert das Gesamtspannungsgleichgewicht des Teils und vermeidet effektiv Verformungen, die durch lokale Spannungsansammlungen verursacht werden. Sie ist das Standardverfahren für die Herstellung hochwertiger CNC-bearbeiteter Aluminiumteile.
Die drei Schlüsselelemente der Schnittparameter (Schnitttiefe, Vorschubgeschwindigkeit und Spindeldrehzahl) wirken sich direkt auf die Schnittkraft und die Schnittwärme aus. Eine zu große Schnitttiefe ist eine der Hauptursachen für die Verformung von Teilen, doch allein die Reduzierung der Schnitttiefe geht zu Lasten der Bearbeitungseffizienz. Moderne CNC-Bearbeitung nutzt in der Regel Hochgeschwindigkeits-Frässtrategien, um diesen Widerspruch zu lösen: Während die Schnitttiefe erheblich reduziert wird, werden die Geschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine entsprechend erhöht. Dadurch wird die Schnittkraft pro Durchgang erheblich reduziert und gleichzeitig ein sehr hohes Materialabtragsvolumen aufrechterhalten, wodurch sichergestellt wird, dass die hergestellten Aluminium-Frästeile sowohl eine hohe Präzision als auch eine hohe Oberflächenqualität aufweisen.
Schrupp- und Schlichtprozesse haben völlig unterschiedliche Ziele, daher müssen differenzierte Werkzeugwegsequenzen verwendet werden. Beim Schruppen steht die Effizienz im Vordergrund und das Gleichlauffräsen wird üblicherweise verwendet, um überschüssiges Material so schnell wie möglich von der Rohlingsoberfläche zu entfernen. Bei der Endbearbeitung geht es um höchste Maßhaltigkeit und Oberflächengüte, was ein Gleichlauffräsen erfordert. Beim Gleichlauffräsen nimmt die Schnittstärke der Fräserzähne allmählich vom Maximum auf Null ab, wodurch die Kaltverfestigung deutlich reduziert und geringfügige Verformungen an den Kanten des Teils unterdrückt werden. Diese sorgfältige Wegplanung ist eine zentrale technologische Fähigkeit, über die jede professionelle CNC-Aluminiumteilefabrik verfügen muss.
Bei der Bearbeitung von dünnwandigen Teilen aus Aluminiumlegierung ist die Spannkraft der Vorrichtung oft ein versteckter Killer, der zu einer Verformung des Werkstücks führt. Selbst wenn der Bearbeitungsprozess einwandfrei verläuft, kann eine übermäßige Spannspannung dazu führen, dass das Teil nach dem Lösen der Vorrichtung zurückspringt und sich verformt. Um dieses Problem zu lösen, kann eine „Doppelspanntechnik“ eingesetzt werden: Kurz bevor der Endbearbeitungsprozess seine endgültigen Abmessungen erreicht, lockern Sie die Spannplatte leicht, damit das Werkstück in seinen natürlichen Zustand zurückkehren kann, und spannen Sie es dann erneut leicht mit der minimalen Kraft, die zum Halten des Werkstücks erforderlich ist. Dieser Vorgang reduziert die Spannverformung erheblich und ist eine wesentliche Technik für die Herstellung anspruchsvoller CNC-Frästeile aus Aluminium.
Bei der Bearbeitung von Teilen mit geschlossenen Hohlräumen ist das direkte senkrechte Einführen eines Schaftfräsers ins Vollmaterial ein äußerst gefährlicher Vorgang. Dies führt nicht nur zu unzureichendem Spanraum und schlechter Spanabfuhr, sondern verhindert auch die Ableitung einer großen Menge an Schneidwärme, was zu einer Ausdehnung des Werkstücks oder sogar zum Bruch des Werkzeugs führen kann. Der richtige Ansatz besteht darin, vor dem Fräsen zu bohren: Zuerst -bohren Sie das Prozessloch mit einem Bohrer vor, dessen Durchmesser nicht kleiner als der des Schaftfräsers ist, und lassen Sie dann den Schaftfräser mit dem Querfräsen vom Loch aus beginnen. Dieses Verfahren verbessert die Spanabfuhr- und Kühlbedingungen erheblich, verhindert wirksam thermische Verformungen und gewährleistet die Maßhaltigkeit und Oberflächenintegrität der inneren Hohlräume vonCNC-Aluminiumteile.
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