La durata dell 'utensile e la frequenza di cambio utensile nella lavorazione a tre assi delle leghe di alluminio determinano direttamente i costi combinati e la stabilità di serraggio per la produzione di massa Per gli ingegneri e gli acquisti che utilizzano leghe di alluminio come 6061, 6063 e 5052 per la fresatura a controllo numerico, la sola esperienza di "quanto tempo lo strumento può richiedere" è lungi dall' essere sufficiente; è necessario combinare i gradi di materiale, i parametri di taglio, la geometria dell 'utensile e il rivestimento superficiale per creare un modello di cambio dell' utensile quantificabile. Questo articolo, dal meccanismo di guasto, l'ottimizzazione dei parametri, il confronto dei processi e gli standard di accettazione, fornisce un quadro di pratica completo per aiutarti a controllare con precisione il costo di ripartizione di un singolo utensile durante la fase di prelievo e quotazione.
Le caratteristiche di taglio dell 'alluminio e i principali modi di guasto dell' usura dell 'utensile
Effetti diretti delle caratteristiche del materiale sui coltelli
La conduttività termica della lega di alluminio è di circa 150 - 200W/(m·K), molto superiore alle parti in acciaio, ma la plastica è grande, facile da produrre adesione 6061-T6 durezza di taglio circa 95 - 105HV, 5052-H32 circa 55 - 65HV, il materiale più morbido, più facilmente si accumulano trucioli di alluminio sulla superficie del coltello anteriore dell 'utensile (BUE, Built-Up Edge), cambierà l'angolo anteriore reale, con conseguente deriva e deriva superficiale triassiale, che è comune a causa della differenza di dimensioni di lavorazione.
Se il rivestimento non è selezionato correttamente, il rivestimento dell 'utensile in metallo duro o duro avrà una diffusione e usura nell' interfaccia di attrito in alluminio con rivestimento normale in 6061 prestazioni migliorate, ma quando l'affilatura accurata con un margine di 0,1 mm o meno, la fresa non patinata o in metallo duro con rivestimento Alino ha spesso una durata più stabile di tre tipi:usura del coltello anteriore (VB), usura del coltello posteriore (VB), rottura del taglienteIn cui l'usura sul lato posteriore del coltello è la base principale per determinare il coltello da cambio, piuttosto che la sensazione soggettiva.
Perché non usare l'acciaio come esperienza?
La lavorazione dell 'acciaio si concentra sulla durezza termica e la resistenza all' usura del metallo duro o del CBN, mentre l'alluminio è più preoccupato della capacità "non appiccicosa" e antiforfora degli utensili se si segue l'alta velocità del mandrino delle parti in acciaio, la strategia di grande avanzamento, i trucioli di alluminio sono facili da avvolgere il collo del coltello, con conseguente aumento delle vibrazioni, aumento del rischio di rottura durante la lavorazione del metallo in alluminio a tre assi, la gestione della vita dell 'utensile deve essere modellata separatamente, non direttamente trapiantato agli standard di acciaio.
Parametri di processo fondamentali che influiscono sulla vita del coltello
Calcolare la velocità di taglio e l'avanzamento
fresa in metallo duro lavorata con 6061 alluminio, la velocità di taglio consigliata convenzionale Vc a 300 - 500 m/min intervallo Vc per aumento di 50 m/min, la durata dell 'utensile di circa il 30%-40% secondo la formula di Taylor dell' attenuazione del dente fz dal numero di utensili: 3 dente D10 utensile, se fz è impostato a 0,15 mm/z, la velocità del mandrino deve essere combinata con il convertitore Vc. L'uso di una grande profondità di taglio radiale (80%-100% di D) con una profondità assiale moderata (2D-4D) durante l'fresatura accurata può mantenere la temperatura della cinghia utensile stabile; l'fresatura fine dovrebbe essere ridotta fino al 20%-30% di D per migliorare la finitura superficiale e prolungare la vita dell 'utensile.
Principi chiave:Mantenere l'avanzamento per dente fz nell 'intervallo 0,1 - 0,25 mm/zEvitare troppo piccolo fz portare la lama sul pezzo in superficie "arare" piuttosto che tagliare, questo accelererà l'usura della superficie posteriore per 5 assi o 4 assi di collegamento, se i segmenti a tre assi calcolano la vita separatamente, è necessario guidare il collegamento in non taglio tempo per rimuovere, altrimenti le statistiche di vita sono distorte.
Strategie di raffreddamento e lubrificazione
La lavorazione delle leghe di alluminio viene solitamente effettuata con lubrificazione a traccia (MQL) o taglio a secco, il fluido di taglio solubile in acqua può causare il gonfiore dei trucioli di alluminio, il truciolo è scarso e i pezzi corrosivi Quando si utilizza MQL, la pressione dell 'ugello è consigliata da 5 - 8 bar, per coprire con precisione l'area di taglio se il pezzo in lavorazione è una parete sottile o una struttura deformata, il raffreddamento insufficiente può causare la deformazione termica, quindi rendere la deviazione dimensionale instabile e, indirettamente, ridurre la durata effettiva dell' utensile-poiché l'operatore si fermerà spesso per misurare e riparare l'utensile.
Coltelli e scelte.
L'angolo frontale positivo (12 °-20 °) dell 'utensile è adatto per la fresatura pura, l'angolo anteriore negativo aumenta la forza della punta, adatto per il taglio discontinuo del rivestimento, il coefficiente di attrito DLC (carbonio diamantato) rivestimento in alluminio è basso, riduce significativamente BUE; Alin durezza del rivestimento è più alto, adatto per la lega di alluminio al silicio (come A380), l'integrità del rivestimento una volta tagliato, l'aumento della temperatura locale, la durata della caduta, quindi l'aggancio del rivestimento deve essere effettuato prima dell' utensile.
Calcolo della frequenza di cambio utensile e modello di scarico nella lavorazione a tre assi
Creazione di un database di durata del coltello
La frequenza di cambio del coltello non dovrebbe essere indovinata, ma dovrebbe essere basata sui dati storici. Si consiglia di impostare la tabella di vita in base al "numero di materiale * modello di utensile * condizioni tipiche", come: 6061-T6, fresa in metallo duro a 3 denti D10, Vc 400 m/min, fz 0,18 mm/z, fresatura, durata media misurata di 45 - 55 pezzi, questi dati devono coprire la prima prova, la parte media e la parte centrale dell 'ultimo pezzo tre fasi, a seconda della produzione.
Introdurre durante l'espulsioneFattore di sicurezza 0.8Se si misura la durata della vita di 50 pezzi, programmare un controllo cambio coltello ogni 40 pezzi per evitare la rottamazione dell 'ultimo utensile a causa di utensili che sono troppo grandi e lasciare un buffer di consegna per gli ordini della massa di 1000 o più pezzi, impostando un nodo di prova utensile a grandezza intera ogni 200 pezzi (inclusa la misurazione del morso sul lato posteriore).
Coltelli, i criteri di selezione
Per determinare che il coltello del cambio non può essere basato solo su "suono diventa grande" o "superficie bianca" criteri di quantificazione sono i seguenti:
- Posteriore usura VB ≤ 0,2 mm: continuare l'uso, ripassare ogni 50 pezzi.
- VB 0,2 - 0,3 mm: uso degradato, solo semifinitura prima della fresatura fine, non per la superficie finale.
- VB ≥ 0,3 mm o rottura: viene immediatamente scartato e non può essere riutilizzato per superfici di dimensioni critiche dopo la riparazione.
- La rugosità superficiale di Ra supera il limite superiore del disegno (ad esempio, è peggiorata da Ra0.8 a Ra1.2): anche se VB non è troppo alto, è necessario cambiare il coltello perché la micro-adesione ha influenzato l'aspetto.
Confronto dei diversi sistemi di utensili nella lavorazione a tre assi dell 'alluminio
La selezione deve essere equilibrata tra vita, costo e qualità di lavorazione dei tre seguenti per il confronto di due schemi tipici, adatto per la produzione in serie di 6061 parti di alluminio:
| rispetto alla dimensione orizzontale. | Schema A: metallo duro + rivestimento DLC, 3 denti anteriori anteriori | Soluzione B: acciaio ad alta velocità + non patinato, 4 denti anteriori negativi |
|---|---|---|
| materiali applicabili | Alluminio generale come 6061, 7075, A380 e leghe contenenti silicio | 5052, 1050 altri alluminio puro o alluminio morbido, parti strutturali a bassa resistenza |
| Vita tipica (6061 fresatura) | Lunghezza di taglio 800 - 1500 m o 300 - 600 pezzi | Lunghezza di taglio 200 - 400 m o 80 - 150 pezzi. |
| Un solo coltello per dividere i costi | relativamente basso (lunga vita, circa 0,15 - 0,3 yuan/pezzo dopo la ripartizione) | Alta (vita breve, circa 0,4 - 0,8 yuan/pezzo dopo la divisione) |
| Massima qualità della superficie | Ra0.4 - 0.8 μ m, non aderendo facilmente e con un 'elevata consistenza apparente | Ra0.8 - 1.6 μ m, soggetto a BUE, necessita di pulizia frequente |
| Effetti frequenti sul cambio coltello | Controlli ogni 200 articoli, tempi di fermo ridotti | Controlli ogni 50 pezzi, disturbi del battito di massa |
| Consigli di scena applicati | Grandi volumi, richieste esterne elevate, tempi di consegna stretti | Piccolo volume, esterno non esterno, interni sensibili ai costi |
Se l'ordine richiede Ra0,4 μ m e la quantità supera i 500 pezzi, il piano A è migliore in termini di costo complessivo e coerenza apparente; se per il prototipo di produzione di prova o parti strutturali interne, il piano B può accettare una frequenza di cambio più elevata in cambio di una riduzione del costo di acquisto dell 'utensile strategia di utilizzo misto (fresatura B, fresatura fine A) è anche il mezzo di ottimizzazione più comune di controllo, ma richiede un margine di dimensioni del processo di trasferimento rigoroso.
Punti di controllo e accettazione per la conformità degli utensili nella produzione di massa
Controlli e prima conferma.
Ad alta frequenza di cambio coltello, il rischio più grande è che "dopo la sostituzione del coltello non riscuola coltello" provoca la deviazione Z-on-acciaio dopo ogni cambio del coltello, deve essere eseguita la convalida della barra Z-acciaio, il controllo dell 'errore entro ± 0,02 mm del primo collegamento di conferma deve contenere: controllo visivo usura utensile, misura Ra rugosità superficiale.(Si raccomanda uno strumento di rugosità portatile, la misurazione a tre punti dalla media), il campionamento a tre coordinate della dimensione chiave se il primo Ra o la dimensione è troppo scarsa, è necessario tornare se la vita dell 'utensile ha raggiunto il limite o il fallimento di raffreddamento.
Spedizione e qualità indietro
Per l'aspetto esterno, la micro-gigatura causata dall 'usura dell' utensile è difficile sotto l'occhio umano, ma apparirà come "buccia d'arancia" o aberrazione cromatica dopo la spruzzatura o l'ossidazione anodica, quindi, il controllo completo della lucentezza o della rugosità delle superfici esterne chiave prima della spedizione è necessario stabilire un sistema di tracciabilità del lotto utensile: ogni coltello ha una codifica affidabile e registra la lunghezza di taglio, il tempo di sostituzione e il lotto corrispondente di pezzi. Quando i difetti superficiali appaiono nel caso del cliente, possono essere posizionati rapidamente al lotto specifico e allo stato di usura per evitare l'intera serie di rottami.
Frequenti errori Esci dalla lista
- Acciaio: prima dell 'apertura con un microscopio metallografico campionare la lama, l'utensile che divampa più di un raggio di 10 micron deve essere levigato o scartato.
- Staccamento del rivestimento: durante il trasporto e lo stoccaggio, gli utensili devono essere posizionati in verticale per evitare di toccarsi a vicenda; utilizzare ventose invece di obelischi a scomparsa.
- Blocca il truciolo di alluminio: il truciolo di alluminio è facilmente intrecciato e soffoca automaticamente il truciolo una volta ogni 20 pezzi o aumenta l'azione di rimozione del coltello nel programma.
- Deriva del ferro al ferro: l'errore termico Z della macchina deve essere compensato dopo il preriscaldamento dell 'avviamento per 30 minuti e il ferro al ferro può eliminare il 90% della deviazione Z-direzionale dopo la sostituzione del coltello.
FAQ: Domande frequenti sulla durata dell 'utensile a tre assi in lega di alluminio
Quanto spesso si deve cambiare il coltello?
Non c'è tempo fisso, deve essere determinato in base alla lunghezza di taglio o al numero di pezzi, in genere l'usura del lato posteriore del coltello in metallo duro fino a 0,2 - 0,3 mm o 300 - 500 pezzi per lavorazione (Vc e fz) deve essere sostituita con la tabella di marcia, con un fattore di sicurezza di 0,8.
Quanto durano i coltelli rivestiti DLC rispetto ai normali coltelli rivestiti?
Nelle condizioni di fresatura fine 6061, il rivestimento DLC a causa del basso coefficiente di attrito, l'adesione, la vita è di solito superiore al normale rivestimento in camicia 30%-50%, ma il prezzo è più alto, la necessità di essere combinato con una decisione di condivisione del costo di un pezzo, piuttosto che guardare solo il prezzo unitario dell 'utensile.
La frequenza di cambio troppo elevata può causare ritardi di consegna, come ottimizzare?
In primo luogo, controllare se il Vc/fz è oltre il campo consigliato dell 'utensile; in secondo luogo, confermare se il raffreddamento è efficace; infine considerare l'uso della strategia "coltello da taglio grezzo", il segmento di fresatura ad alta usura con acciaio ad alta velocità a basso costo, il segmento di fresatura con metallo duro ad alte prestazioni, il battito complessivo è più stabile.
Come determinare rapidamente se un coltello è stato consumato o superato?
Il modo più semplice: misurare l'usura posteriore sul coltello VB (microscopio o abrasore); Metodo più rapido: elaborare 3 campioni, misurare Ra e dimensioni critiche, se il deterioramento Ra supera 0,2 μ m o una tolleranza dimensionale superiore al 50%, non è consigliabile cambiare immediatamente il coltello solo sulla sensazione di taglio.
Come possono essere utilizzati i dati della durata dell 'utensile per fare un preventivo con i suggerimenti DFM?
La fase DFM, in cui è inclusa la ripartizione del costo di un singolo utensile (numero totale di pezzi di vita dell 'utensile/unità), raccomanda di cambiare le caratteristiche di breve durata dell' utensile (ad esempio, cavità profonda, fresatura all 'interno di un percorso) in strutture facilmente lavorabili o consiglia ai clienti di accettare valori Ra più elevati per bilanciare costi e tempi di consegna.
Conclusioni e raccomandazioni d'azione
La gestione della vita degli utensili, la lavorazione a tre assi della lega di alluminio, è essenzialmente la sinergia a quattro dimensioni del "parametro × utensile × processo × dati" per cambiare la lama da "esperienza" a "secondo i dati", al fine di ridurre il costo del singolo pezzo, periodo di consegna stabile senza sacrificare la qualità dell 'aspetto. Se state valutando i costi e i rischi estetici di una nuova soluzione di produzione di alluminio, inviateci i disegni e i lotti, vi forniremo consigli specifici per la selezione degli utensili e previsioni di vita sulla base di un database di 72 macchine CNC, insieme con le ottimizzazioni DFM, in modo che la coerenza dei lotti e la qualità esterna rientrino all 'interno del range prevedibile.
