Нарост кромки (BUE) — одна из наиболее распространенных проблем, возникающих при обработке алюминиевых сплавов. Несмотря на то, что алюминий, как правило, легко поддается механической обработке, его склонность прилипать к режущему инструменту при определенных условиях может привести к нестабильному режиму резания, плохой чистоте поверхности и преждевременному износу инструмента. Понимание причин образования трещин и способов их эффективного предотвращения имеет важное значение для достижения стабильного качества и производительности при обработке алюминия.
Что такое наплавленная кромка и почему она возникает при обработке алюминия
Нарост на кромке — это скопление материала заготовки, который прилипает к режущей кромке инструмента во время обработки. Со временем этот налипший материал разрастается, становится нестабильным и в конечном итоге отламывается, часто повреждая свежеобработанную поверхность или режущую кромку.
Алюминиевые сплавы особенно подвержены образованию накипи из-за их относительно низкой температуры плавления, высокой пластичности и сильного химического сродства к обычным инструментальным материалам. Когда условия резания приводят к чрезмерному нагреву, давлению или трению на границе раздела инструмента и стружки, алюминий имеет тенденцию к микроскопическому привариванию к режущей кромке, а не к чистому срезанию в виде стружки.
Влияние скорости резания на образование налета
Скорость резания играет решающую роль в контроле наработки кромки. При очень низких скоростях резания алюминиевая стружка остается в длительном контакте с кромкой инструмента, увеличивая адгезию и перенос материала. Это одна из наиболее распространенных причин возникновения серьезных дефектов при обработке алюминия.
Увеличение скорости резания, как правило, помогает снизить себестоимость за счет более четкого отделения стружки и минимизации времени, необходимого для склеивания. Более высокие скорости также немного повышают температуру в зоне резания, что может размягчить алюминий ровно настолько, чтобы обеспечить плавный срез, а не прилипание. Однако скорость вращения должна оставаться в пределах рекомендованного диапазона для инструмента и покрытия, чтобы избежать термического повреждения или ускоренного износа.
Важность геометрии инструмента для предотвращения поломок
Геометрия инструмента является одной из наиболее эффективных механических стратегий уменьшения наростов на кромке. Острые режущие кромки с высокими положительными углами наклона значительно снижают усилие резания и уменьшают трение на границе раздела инструмента и стружки. Это позволяет алюминию более свободно течь в виде стружки, а не сжиматься и привариваться к режущей кромке.
Полированные канавки и гладкие торцевые поверхности особенно важны при обработке алюминия. Тщательно отполированная поверхность инструмента уменьшает прилипание стружки и способствует эффективному удалению стружки, предотвращая накопление материала. Напротив, изношенные или сколотые инструменты создают локальные точки давления, которые способствуют прилипанию алюминия и инициируют образование наростов.
Выбор материала инструмента и покрытия
Правильный выбор материала инструмента и покрытия является еще одним ключевым фактором в борьбе с износ. Часто предпочтение отдается твердосплавным инструментам без покрытия или инструментам с покрытием, специально предназначенным для алюминия. Некоторые покрытия, такие как ZrN или DLC, обеспечивают поверхности с низким коэффициентом трения, что снижает адгезию алюминия без чрезмерного увеличения толщины режущей кромки.
Важно отметить, что не все твердые покрытия подходят для алюминия. Покрытия, предназначенные в первую очередь для обработки стали, могут увеличивать трение или улучшать адгезию, что повышает вероятность возникновения трещин.
Роль охлаждающей жидкости и смазки
Правильная смазка необходима для предотвращения образования наростов на кромке при обработке алюминия. Охлаждающие жидкости и смазочно-охлаждающие жидкости снижают трение, регулируют температуру и создают барьер, ограничивающий прямой контакт между алюминием и режущим инструментом.
При высокоскоростной обработке с ЧПУ обычно используется заливная охлаждающая жидкость или смазка в минимальном количестве (MQL). MQL, в частности, очень эффективна для алюминия, поскольку обеспечивает целенаправленное смазывание без чрезмерного охлаждения, поддерживая стабильные условия резания и улучшая чистоту поверхности.
Сухая обработка алюминия возможна, но для этого требуются оптимальные скорости, острые инструменты и отличное удаление стружки. Без смазки риск образования стружки значительно возрастает, особенно при чистовой обработке.
Контроль стружки и стабильность работы станка
Недостаточное удаление стружки может косвенно способствовать образованию наростов. При повторной резке или прижимании стружки к кромке инструмента повышаются локальные температура и давление, что увеличивает вероятность прилипания материала. Обеспечение надлежащего потока стружки за счет конструкции инструмента, подачи воздуха или направления охлаждающей жидкости помогает поддерживать чистоту зоны резания.
Также важны жесткость станка и контроль вибрации. Вибрация или неустойчивое резание приводят к прерывистому контакту между инструментом и заготовкой, что способствует приварке алюминия к режущей кромке. Надежная фиксация, правильное удержание инструмента и сбалансированные параметры резания снижают риск повреждения.
Регулировка скорости подачи для стабильного резания
Скорость подачи влияет на толщину стружки и условия контакта с режущей кромкой. Слишком малая подача может привести к трению, а не к резанию, что увеличивает трение и способствует адгезии материала. Поддержание правильной подачи, обеспечивающей равномерное образование стружки, помогает предотвратить попадание алюминия на кромку инструмента.
Во многих случаях незначительное увеличение скорости подачи в допустимых пределах может повысить стабильность резания и уменьшить нарост кромки, особенно при чистовых проходах.
Вывод
Для предотвращения образования наростов при обработке алюминия необходим сбалансированный подход, учитывающий параметры резания, геометрию инструмента, выбор материала, смазку и стабильность работы станка. Хотя алюминий является относительно мягким материалом, его адгезивные свойства требуют тщательного контроля условий резания.
Используя острые и полированные инструменты, выбирая подходящие покрытия, оптимизируя скорость резания и подачи, а также обеспечивая эффективную смазку и удаление стружки, производители могут значительно снизить образование наростов. В результате улучшается качество поверхности, увеличивается срок службы инструмента и повышается предсказуемость результатов обработки алюминия на станках с ЧПУ.