Como Minimizar a Deformação de Peças de Alumínio: Técnicas Comprovadas e Dicas de Operação

Existem muitas razões para a deformação de peças de alumínio, relacionadas ao material, forma das peças e condições de produção. Principalmente os seguintes aspectos: deformação causada por tensão interna do branco, deformação causada por força de corte e calor de corte, e deformação causada por força de fixação.

Dicas para Reduzir a Deformação na Usinagem de Alumínio

1. Reduzir a Tensão Interna do Branco

Envelhecimento natural ou artificial e tratamento por vibração podem eliminar parcialmente a tensão interna do branco. O pré-processamento também é um método de processo eficaz. Para o branco com "cabeça gorda e orelhas grandes", devido à grande sobra, a deformação após o processamento também é grande. Se a parte excedente do branco for pré-processada e a sobra de cada parte for reduzida, não apenas a deformação de processamento do processo subsequente pode ser reduzida, mas também parte da tensão interna pode ser liberada após o pré-processamento por um período de tempo.

2. Melhorar a Capacidade de Corte da Ferramenta

O material e os parâmetros geométricos da ferramenta têm uma influência importante na força de corte e no calor de corte. A seleção correta da ferramenta é muito importante para reduzir a deformação das peças.

1) Escolher Racionalmente os Parâmetros Geométricos da Ferramenta.

①Ângulo de ataque: Sob a condição de manter a resistência da aresta de corte, o ângulo de ataque deve ser apropriadamente selecionado como maior. Por um lado, pode afiar uma aresta de corte aguda, e por outro, pode reduzir a deformação de corte e suavizar a remoção de cavacos, reduzindo assim a força de corte e a temperatura de corte. Nunca use ferramentas de ângulo de ataque negativo.

②Ângulo de folga: O tamanho do ângulo de folga tem efeito direto no desgaste da face de folga e na qualidade da superfície usinada. A espessura de corte é uma condição importante para selecionar o ângulo de folga. Durante o fresamento de desbaste, devido à grande taxa de avanço, carga de corte pesada e grande geração de calor, boas condições de dissipação de calor da ferramenta são necessárias. Portanto, o ângulo de folga deve ser selecionado menor. No fresamento de acabamento, a aresta de corte deve ser afiada para reduzir o atrito entre a face de folga e a superfície usinada e reduzir a deformação elástica. Portanto, o ângulo de folga deve ser selecionado maior.

③Ângulo de hélice: Para tornar o fresamento suave e reduzir a força de fresamento, o ângulo de hélice deve ser selecionado o maior possível.

④Ângulo de entrada: Reduzir apropriadamente o ângulo de entrada pode melhorar as condições de dissipação de calor e reduzir a temperatura média da área de processamento.

2) Melhorar a Estrutura da Ferramenta.

①Reduzir o número de dentes da fresa e aumentar o espaço de cavacos. Devido à grande plasticidade do material de alumínio, grande deformação de corte durante o processamento e um maior espaço de armazenamento de cavacos, o raio do fundo do bolso de cavacos deve ser maior e o número de dentes da fresa deve ser menor.

②Afiar finamente os dentes da faca. O valor de rugosidade da aresta de corte do dente da fresa deve ser menor que Ra=0,4µm. Antes de usar uma faca nova, você deve afiar levemente a frente e o verso dos dentes com uma pedra de óleo fina para eliminar rebarbas residuais e serrilhas leves ao afiar os dentes. Dessa forma, não apenas o calor de corte pode ser reduzido, mas também a deformação de corte é relativamente pequena.

③Controlar rigorosamente o padrão de desgaste da ferramenta. Após a ferramenta desgastar, o valor de rugosidade da superfície da peça aumenta, a temperatura de corte sobe e a deformação da peça aumenta. Portanto, além da seleção de materiais de ferramenta com boa resistência ao desgaste, o padrão de desgaste da ferramenta não deve ser maior que 0,2mm, caso contrário, é fácil produzir aresta de acúmulo. Ao cortar, a temperatura da peça geralmente não deve exceder 100°C para evitar deformação.

3. Melhorar o Método de Fixação da Peça

Para peças de alumínio de parede fina com pouca rigidez, os seguintes métodos de fixação podem ser usados para reduzir a deformação:

①Para peças de bucha de parede fina, se um mandril de três garras auto-centrante ou mandril de mola for usado para fixar na direção radial, uma vez solto após o processamento, a peça inevitavelmente se deformará. Neste momento, o método de pressionar a face de extremidade axial com melhor rigidez deve ser usado. Use o furo interno da peça para posicionar, faça um mandril roscado personalizado, manga-o no furo interno da peça, e use uma placa de cobertura para pressionar a face de extremidade nele, e então aperte com uma porca. Ao usinar o círculo externo, a deformação de fixação pode ser evitada, para que uma precisão de usinagem satisfatória possa ser obtida.

②Ao processar peças de parede fina e chapas finas, é melhor usar ventosas a vácuo para obter força de fixação distribuída uniformemente, e então processar com uma pequena quantidade de corte, o que pode prevenir bem a deformação da peça.

Além disso, um método de enchimento também pode ser usado. Para aumentar a rigidez do processo de peças de parede fina, meio pode ser preenchido dentro da peça para reduzir a deformação da peça durante a fixação e corte. Por exemplo, derreta uma ureia contendo 3% a 6% de nitrato de potássio na peça, e após o processamento, mergulhe a peça em água ou álcool para dissolver o enchimento e despejá-lo.

4. Arranjo Racional dos Procedimentos

Durante o corte de alta velocidade, devido à grande sobra de usinagem e corte intermitente, o processo de fresamento frequentemente produz vibração, o que afeta a precisão de usinagem e a rugosidade da superfície. Portanto, o processo de corte de alta velocidade CNC pode geralmente ser dividido em: usinagem bruta - semi-acabamento - usinagem de limpeza de cantos - acabamento e outros processos. Para peças com altos requisitos de precisão, às vezes é necessário realizar semi-acabamento secundário e depois acabamento. Após o desbaste, as peças podem ser resfriadas naturalmente para eliminar a tensão interna causada pelo desbaste e reduzir a deformação. A sobra deixada após o desbaste deve ser maior que a quantidade de deformação, geralmente 1 a 2 mm. Durante o acabamento, a superfície de acabamento da peça deve manter uma sobra de usinagem uniforme, geralmente 0,2-0,5mm é apropriado, para que a ferramenta esteja em um estado estável durante o processo de usinagem, o que pode reduzir muito a deformação de corte, obter boa qualidade de usinagem de superfície e garantir a precisão do produto.

Habilidades de Operação para Reduzir a Deformação de Processamento

Além das razões mencionadas acima, as peças de alumínio se deformam durante o processamento. Na operação real, o método de operação também é muito importante.

1. Para peças com grande sobra de usinagem, para ter melhores condições de dissipação de calor durante o processo de usinagem e evitar concentração de calor, a usinagem simétrica deve ser usada durante a usinagem. Se houver uma chapa de 90mm de espessura que precisa ser processada para 60mm, se um lado for fresado e o outro lado for fresado imediatamente, e o tamanho final for processado de uma vez, a planicidade atingirá 5mm; se o processamento simétrico de avanço repetido for usado, cada lado for processado duas vezes, o tamanho final pode garantir uma planicidade de 0,3mm.
2. Se houver várias cavidades na peça de chapa, não é aconselhável usar o método de processamento sequencial de uma cavidade por vez durante o processamento, o que facilmente causará tensão desigual e deformação das peças. O processamento multicamadas é adotado, e cada camada é processada em todas as cavidades ao mesmo tempo o máximo possível, e então a próxima camada é processada para fazer as peças uniformemente tensionadas e reduzir a deformação.
3. Reduzir a força de corte e o calor de corte alterando a quantidade de corte. Entre os três elementos da quantidade de corte, a quantidade de corte de retorno tem grande influência na força de corte. Se a sobra de usinagem for muito grande, a força de corte de uma passada será muito grande, o que não apenas deformará as peças, mas também afetará a rigidez do fuso da máquina-ferramenta e reduzirá a durabilidade da ferramenta. Se você reduzir a quantidade de retorno de faca, a eficiência de produção será muito reduzida. No entanto, o fresamento de alta velocidade é usado na usinagem CNC, o que pode superar este problema. Ao reduzir a quantidade de retorno, desde que o avanço seja aumentado correspondentemente e a velocidade da máquina-ferramenta seja aumentada, a força de corte pode ser reduzida garantindo a eficiência de processamento.
4. A ordem da faca também deve ser observada. O desbaste enfatiza a melhoria da eficiência de usinagem e a busca da taxa de remoção por unidade de tempo. Geralmente, o fresamento convencional pode ser usado. Ou seja, o material excedente na superfície do branco é removido na velocidade mais rápida e no menor tempo, e o contorno geométrico necessário para o acabamento é basicamente formado. A ênfase do acabamento é alta precisão e alta qualidade, e o fresamento de subida deve ser usado. Porque a espessura de corte dos dentes da fresa diminui gradualmente do máximo para zero durante o fresamento de subida, o grau de endurecimento por trabalho é muito reduzido, e ao mesmo tempo o grau de deformação das peças é reduzido.
5. A deformação de peças de parede fina devido à fixação durante o processamento é difícil de evitar mesmo no acabamento. Para reduzir a deformação da peça ao mínimo, você pode soltar a peça de pressão antes que o processo de acabamento atinja o tamanho final, para que a peça possa restaurar sua forma original livremente, e então apertar levemente, o que for a única maneira de fixar a peça (completamente de acordo com a sensação), o efeito de processamento ideal pode ser obtido desta forma. Em resumo, o ponto de ação da força de fixação é melhor na superfície de apoio, e a força de fixação deve agir na direção de boa rigidez da peça. Sob a premissa de garantir que a peça não solte, menor a força de fixação, melhor.
6. Ao usinar peças com cavidades, tente não deixar a fresa mergulhar diretamente na peça como uma broca, resultando em espaço insuficiente de armazenamento de cavacos da fresa, remoção de cavacos não suave, superaquecimento, expansão e colapso da peça. Fenômenos desfavoráveis como ferramenta presa e quebra de ferramenta. Primeiro, fure o furo com uma broca do mesmo tamanho da fresa ou um tamanho maior, e depois frese com a fresa. Alternativamente, o software CAM pode ser usado para produzir o programa de corte em espiral.

O principal fator que afeta a precisão de processamento e a qualidade da superfície de peças de alumínio é que a deformação é propensa a ocorrer durante o processamento de tais peças, o que exige que os operadores tenham certa experiência e habilidades operacionais.