El aluminio es una materia prima industrial importante. Sin embargo, debido a su dureza relativamente baja y su elevado coeficiente de dilatación térmica, se deforma fácilmente al mecanizarlo para obtener piezas de paredes y placas delgadas. Además de mejorar el rendimiento de la herramienta y eliminar las tensiones internas del material de antemano, existen diversas medidas que se pueden tomar para minimizar su deformación.
1. Mecanizado simétrico
Para piezas de aluminio con un amplio margen de mecanizado, es necesario evitar una concentración excesiva de calor para lograr una mejor disipación térmica y reducir la deformación. El método que se puede emplear para conseguirlo se denomina mecanizado simétrico.
Imaginemos, por ejemplo, que una placa de aluminio de 90 mm de espesor necesita ser mecanizada hasta alcanzar un espesor de 60 mm. Si la superficie que se está mecanizando se voltea inmediatamente hacia la otra, dado que cada superficie se procesa hasta alcanzar el tamaño final, el margen de procesamiento continuo será grande, lo que provocará una concentración de calor y la planitud de la placa de aleación solo podrá alcanzar los 5 mm.
Sin embargo, si se utiliza repetidamente el método de procesamiento simétrico de ambas caras, cada superficie se puede procesar al menos dos veces hasta alcanzar el tamaño final, lo cual es bueno para la disipación del calor, y la planitud se puede controlar a 0.3 mm.
2. Mecanizado múltiple estratificado
Cuando las piezas de aleación de aluminio presentan múltiples cavidades, es fácil que la pared de cada cavidad se deforme debido a la distribución desigual de la fuerza. La mejor solución es emplear un método de procesamiento por capas, que consiste en procesar todas las cavidades simultáneamente.
En lugar de terminar la pieza de una sola vez, se puede dividir en varias capas y procesarla capa por capa hasta alcanzar el tamaño requerido. De esta manera, la fuerza aplicada será más uniforme y la probabilidad de deformación será menor.
3. Seleccione un parámetro de corte adecuado.
La fuerza de corte y el calor resultante pueden reducirse seleccionando los parámetros de corte adecuados. En el proceso de mecanizado, si los parámetros de corte son excesivos, se generará una fuerza de corte excesiva que puede provocar fácilmente la deformación de las piezas, además de afectar la rigidez del husillo y la durabilidad de la herramienta.
Entre todos los factores que influyen en los parámetros de corte, la mayor influencia en la fuerza de corte reside en la profundidad de corte posterior. Si bien reducir el número de herramientas de corte es beneficioso para evitar la deformación de las piezas, también reduce la eficiencia del proceso.
El fresado de alta velocidad El mecanizado por control numérico puede solucionar este problema. Al reducir la profundidad de corte posterior, aumentar el avance y mejorar la velocidad de la máquina, el mecanizado puede disminuir la fuerza de corte y garantizar la eficiencia del proceso.
4. Optimizar la capacidad de las herramientas de corte
El material y los parámetros geométricos de las herramientas de corte influyen significativamente en la fuerza y el calor generados durante el corte. Por lo tanto, la correcta selección de las herramientas y los parámetros de corte es fundamental para reducir la deformación de las piezas durante el mecanizado.
Parámetros geométricos de una herramienta que pueden afectar su rendimiento:
Ángulo frontal
TEl ángulo frontal debe configurarse correctamente para preservar la resistencia de la hoja, de lo contrario, el filo se desgastará. Un ajuste adecuado del ángulo frontal también reduce la deformación durante el corte, garantiza una evacuación uniforme de las virutas y disminuye la fuerza y la temperatura de corte. No utilice la herramienta con ángulo frontal negativo.
Ángulo trasero
El tamaño del ángulo posterior influye directamente en el desgaste del flanco y en la calidad de la superficie mecanizada, y el espesor de corte es un parámetro importante a considerar al configurar dicho ángulo. En el fresado basto, la alta velocidad de avance, la elevada carga de corte y el gran calor generado exigen que la herramienta disipe el calor. Por lo tanto, el ángulo posterior debe ser menor. En el fresado de precisión, sin embargo, se requieren bordes afilados para reducir la fricción entre el flanco y la superficie mecanizada, así como la deformación elástica. En estos casos, la esquina posterior debe ser mayor.
ángulo de hélice
Para lograr un fresado estable y reducir la fuerza necesaria, el ángulo de hélice debe ser lo más grande posible.
Ángulo de deflexión principal
Reducir adecuadamente el ángulo de deflexión principal puede mejorar la disipación del calor y reducir la temperatura media de la zona de procesamiento.
Mejorar el estado físico de las herramientas de corte
Reducir el número de dientes de la fresa puede aumentar la capacidad, lo cual resulta útil al procesar aleaciones de aluminio. Debido a las propiedades de la aleación de aluminio, la deformación durante el corte es mayor, por lo que se requiere una gran capacidad de evacuación de virutas.
El radio del fondo del tanque debe ser mayor y el número de dientes de la fresa menor. Por ejemplo, se utilizan dos dientes para fresas de menos de 20 mm y tres dientes para fresas de 30 a 60 mm, para evitar la deformación de las piezas de aleación de aluminio de paredes delgadas causada por la obstrucción de las virutas.
dientes de fresa de rectificado de precisión
La rugosidad del filo de los dientes de la cuchilla debe ser inferior a Ra = 0.4 µm. Antes de usar las cuchillas nuevas, utilice piedras de afilar finas para afilar suavemente los bordes delantero y trasero de los dientes y eliminar rebabas y pequeñas irregularidades. De esta forma, no solo se reduce el calor de corte, sino que también se minimiza la deformación.
Controlar estrictamente el desgaste de las herramientas
Cuando las herramientas se desgastan, aumenta la rugosidad de la superficie de la pieza, la temperatura de corte y la deformación de la misma. Por lo tanto, además de seleccionar materiales con buena resistencia al desgaste, el desgaste de la herramienta no debe superar los 0.2 mm, ya que de lo contrario pueden formarse nódulos. Durante el corte, la temperatura de la pieza no debe exceder los 100 °C para evitar deformaciones.
5. Diferentes enfoques
El desbaste y el acabado requieren enfoques diferentes. El desbaste exige eliminar el material sobrante de la superficie en bruto en el menor tiempo posible y a la máxima velocidad de corte, formando así el contorno geométrico necesario para el acabado. En este caso, la clave reside en la eficiencia del proceso y la velocidad de eliminación de material.
Por otro lado, el mecanizado de acabado requiere mayor precisión y calidad superficial. Es fundamental priorizar la calidad del fresado. A medida que el espesor de corte de los dientes de la fresa disminuye desde su valor máximo hasta cero, el endurecimiento por mecanizado se reduce considerablemente y la deformación de las piezas se puede minimizar hasta cierto punto.
6. Compresión doble de piezas de paredes delgadas
Al mecanizar piezas de aleación de aluminio de paredes delgadas, la fuerza de sujeción puede provocar deformaciones. Para reducir la deformación de la pieza causada por la sujeción, las piezas prensadas deben soltarse antes de alcanzar la dimensión final, liberando la presión y devolviéndoles su forma original antes de volver a aplicar presión.
El segundo punto de presión se aplica mejor sobre la superficie de apoyo, y la fuerza de sujeción debe dirigirse hacia la zona de mayor rigidez. Si todo está correcto, la fuerza de compresión debería ser suficiente para sujetar la pieza sin aflojarla. Este método requiere un operario experimentado, pero garantiza que la deformación de las piezas mecanizadas se minimice.
7. Taladrado y fresado
El mecanizado de piezas con cavidad presenta sus propios problemas. Si la fresa se aplica directamente sobre las piezas, el corte no será uniforme debido al escaso espacio para la evacuación de residuos. Esto provoca la acumulación de una gran cantidad de calor de corte, la dilatación y deformación de las piezas e incluso la posible rotura de la pieza o de la herramienta.
El mejor método para solucionar este problema es realizar un pretaladrado y luego un fresado. Esto implica taladrar primero el orificio con una herramienta del tamaño no menor que la fresa, y luego introducir la fresa en el orificio para comenzar el fresado.
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