7075 Характеристики резания алюминиевого сплава и механизм износа инструмента
Алюминиевые сплавы 7075-T6 широко используются в аэрокосмических конструкциях благодаря высокой удельной прочности. Однако твердость (около 150 HB) сосуществует с вязкостью, что создает проблемы для обработки резания. Основной режим отказа не является простым механическим износа, а накладывает химическую коррозию и физический износ. Алюминий легко распространяется на твердосплавные инструменты при высокой температуре, что приводит к износу сцепления и разрыву микрообласти лезвия.
Кроме того, при высокой теплопроводности 7075 можно получить тепло, но при большом подавлении подачи или пассивации кромки режущей кромки режущего инструмента может возникнуть явление «алюминиевый клин» на обработанной поверхности, что приводит к царапинам. Это микроповреждение приводит к снижению чистоты поверхности, а затем к увеличению процесса шлифования, что влияет на эффективность производства и целостность внешнего вида.
Влияние формы стружки на срок службы инструмента
Алюминиевая стружка 7075 должна иметь свернутую непрерывную ленту с регулируемой длиной стружки. Если стружка имеет форму порошка, то скорость резания низкая или сильно износ инструмента. Если стружка намочена или заблокирована система удаления стружки, существует риск вмешательства инструмента. Инженеры должны следить за цветом стружки: если она имеет темное золото или черное, это означает высокую температуру резания, покрытие выходит из строя, необходимо немедленно уменьшить скорость резания или заменить инструмент.
Стратегия оптимизации основных параметров резания: фрезерование и точение
При обработке с ЧПУ, фрезерование (3/4/5 осей) отличается от логики параметров токарного токарного станка с ЧПУ. Фрезерование ориентировано на соответствие глубины резания с подачей на нож, а токарное преобразование требует баланса между объемом вращения и скоростью вращения шпинделя. В таблице ниже приведены параметры 7075-T6, основанные на традиционных инструментах с твердым покрытием (AlTiN или TiSiN), которые служат отправной точкой для инженеров:
| Тип процесса | Скорость резания (Vc) | Скорость подачи (Fz) | Радиальный нож (AP) | осевой нож (ae) | Применяемые сцены |
|---|---|---|---|---|---|
| Вертикальное/горизонтальное фрезерование | 300 - 500 м/мин | 0.15-0,25 мм/зуб | D/2-D | 1 - 5 мм | матрица, контур, тонкостенная поверхность |
| ЧПУ Почение/УЦ | 250 - 400 м/мин | 0.20-0,35 мм/об. | 0.5-2,0 мм | - | Тип вала, кожуха, большой диаметр |
Толкование параметров: При фрезеровании 7075, если подача слишком мала из-за высокой вязкости алюминия (Fz)< 0.1 mm/齿），刀具会在材料中犁耕，导致涂层刮伤与发热；若进给过大，则切削力激增，易引发震纹。车削时，走心机因刚性限制，通常采用较小背吃刀量，但可提高主轴转速以补偿效率。
Анализ выбора материала инструмента и технологии покрытия
При обработке алюминиевого сплава 7075 выбор материала непосредственно определяет основу срока службы инструмента. Традиционный твердосплав непокрытый твердосплав имеет более короткий срок службы при обработке алюминия, в основном из-за сродения алюминия и карбида вольфрама. Рекомендуется использовать сплав CBN, но дорого и обычно используется только для высокожесткой термообработки 7075 или для высокоточной обработки зеркал.
- Тип покрытия:Наиболее предпочтительным выбором является TiSiN или AlTiN. AlTiN образует слой алюминия при высоких температурах, что препятствует распространению алюминия и подходит для грубой обработки при высокой скорости резания. TiSiN имеет высокую твердость, стойкую к механическому изложению и идеально подходит для тонкой обработки.
- Обработка лезвия:Для алюминиевых сплавов пассивные кромки (Nose Radius 0,05 - 0,1 мм) более долговечны, чем острые, и устойчивы к ударам и предотвращают обрушение. Однако, если требуется чистота поверхности Ra0,4 мкм, следует использовать острые кромки или зеркально полированные инструменты.
- Геометрический угол лезвия:При фрезеровании пластины с отрицательным фронтовым углом увеличивают прочность лезвия и подходят для грубой обработки; лезвия с положительным фронтовым углом плавно отводят стружку для тонкой обработки тонкостенных деталей во избежание тепловой деформации.
Контроль качества поверхности в сочетании с DFM дизайном
Для деталей для авиации требуется высокая степень целостности поверхности. Помимо параметров инструмента, необходимо вмешательство на этапе DFM (производительность конструкции). Например, если внутренний угол детали имеет острый угол (R0), то инструмент с ЧПУ не может попасть в него, что может привести к концентрации напряжения и затруднению последующей полировки. На стадии рисования рекомендуется изменить внутреннюю фаску на R0.5 или выше, что соответствует техническим требованиям и снижает скорость износа инструмента.
При производстве изделия 7075 имеет высокую степень прочности. При обработке алюминиевого сплава можно избежать вмешательства инструмента, сохранить постоянный вектор резания и улучшить качество поверхности, увеличив скорость вращения шпинделя (в пределах допустимого диапазона) и оптимизировав соотношение охлаждающей жидкости (в водорастворимой жидкости для резания с присадкой, pH 8,5 - 9,5).
Обычные модели отказа и схемы обхода
Для работы на рабочем месте необходимо создать систему управления сроком службы инструмента. Ниже перечислены три типичных режима отказа и способы их устранения:
- Сжатие (Chipping):Чаще всего это происходит в момент подъема или возврата лотка. Схема обхода: использование наклона, чтобы избежать вертикального удара; использование пружинных патронов, а не высокая горизонтальная жесткость для повышения гибкости системы.
- Отславление покрытия (Coating Delamination):Обычно это происходит под воздействием теплового или механического удара. Проверьте направление удара охлаждающей жидкости, чтобы избежать прямого удара по кромке; убедитесь, что параметры резания стабильны, чтобы избежать остановки охлаждения в середине.
- Пластичная деформация (Plastic Deformation):Пассивность инструмента при высоких температурах и высоком давлении. Чаще всего это происходит при большом объеме резания на этапе тонкой обработки. Решение: уменьшение глубины резания, раздельная обработка, замена более прочной марки лезвия.
Стандарты качества и процесс приемки
Чтобы убедиться, что детали из алюминиевого сплава 7075 соответствуют авиационным стандартам, контрольная линия должна охватывать размеры и поверхность в двух измерениях. Для точности размеров рекомендуется использовать трикоординатную измерительную машину (CMM) для измерения полного размера. Шероховатость поверхности проверяется с помощью оптического сравнительного микроскопа или устройства шероховатости с помощью сенсорного метода, цель Ra обычно составляет 0,4 - 0,8 мкм.
Кроме обычной проверки, рекомендуется ввести выборочный контроль «соответствие внешнего облика». Для заказа партии, проводить 100% полный контроль или выборочный контроль AQL 2.5 раз на каждые 50 единиц, особое внимание следует проверить наличие царапин, заусенцев и следов на пути. С помощью трехступенчатой системы контроля для подтверждения первой штуки, технологического контроля и полного контроля отгрузки, можно значительно снизить риск возврата, обеспечить высокий уровень внешнего вида и производительности поставленных деталей.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем выше скорость резания, тем лучше при фрезеровании алюминиевого сплава 7075?
Это не так. Хотя увеличение скорости резания может привести к сокращению рабочего времени, слишком высокая скорость может привести к ускорению износа покрытия инструмента и риску термической деформации. Необходимо найти оптимальный баланс между эффективностью и сроком службы в диапазоне от 300 до 500 м/мин в зависимости от жесткости станка, диаметра инструмента и ограничения мощности.
Как избежать закручивания шпинделя алюминиевой крошкой при точении 7075?
Алюминиевые стружки легко связываются. Для их удаления требуется большой объем режущей жидкости высокого давления или резный нож с отрицательным передним углом и большим углом наклона, чтобы вывести стружку в коротком рулоне. Кроме того, необходимо обеспечить нормальную работу стружки и регулярную очистку от стружки внутри корпуса.
Как избежать перегрузки 7075, если вы не хотите?
Низкая жесткость тонкостенных деталей, рекомендуется применять стратегию микрорезания с несколькими резьбами для уменьшения расхода инструмента. Используйте движущую опору или гидравлический хвостовик для увеличения жесткости. Управление тепловым вводом резания во избежание теплового расширения материала, которое приводит к плохому размеру. После обработки необходимо естественное охлаждение до комнатной температуры.
Покрытия AlTiN и TiSiN, какие из них лучше всего подходят для тонкой обработки 7075?
TiSiN отличается высокой твердостью и стойкостью к механическому износу и идеально подходит для обработки в условиях, требующих высокой чистоты и высокой скорости резания. AlTiN обладает лучшей теплостойкостью для обработки или обработки на высокой скорости. Выбор покрытия может быть динамически адаптирован для различных процессов в зависимости от данных мониторинга срока службы инструмента.
Как определить, соответствует ли срок службы инструмента ожиданиям?
При резком обрывании, отслаивании покрытия или снижении поверхности более чем на 20% срок службы инструмента определяется как окончание срока службы. В сочетании с данными трехкоординатной проверки, анализируйте тенденцию износа инструмента, заменяйте его заранее, чтобы избежать массового лома.
Выводы и рекомендации в отношении действий
Для обработки алюминиевого сплава 7075 необходимо сбалансировать параметры резания, выбор инструмента и качество поверхности. Подбор подходящего инструмента с покрытием AlTiN или TiSiN, а также тонкая конструкция DFM и строгий трехступенчатый процесс проверки качества, что позволяет увеличить срок службы инструмента и повысить последовательность партии. ShowyMetal имеет 72 устройства с ЧПУ и совершенную систему контроля, чтобы обеспечить точную поддержку инженерам в авиационной и автомобильной промышленности от отбора до серийного производства. Если у вас есть требования к обработке 7075 или других деталей авиационного алюминия, мы предоставим вам подробные рекомендации по DFM и быстрые предложения.
