Cómo Minimizar la Deformación en Piezas de Aluminio: Técnicas Comprobadas y Consejos de Operación

Hay muchas razones para la deformación de las piezas de aluminio, relacionadas con el material, la forma de las piezas y las condiciones de producción. Principalmente hay los siguientes aspectos: deformación causada por el estrés interno del blank, deformación causada por la fuerza de corte y el calor de corte, y deformación causada por la fuerza de sujeción.

Consejos para Reducir la Deformación en el Mecanizado de Aluminio

1. Reducir el Estrés Interno del Blank

El envejecimiento natural o artificial y el tratamiento por vibración pueden eliminar parcialmente el estrés interno del blank. El preprocesamiento también es un método de proceso efectivo. Para el blank con cabeza grande y orejas grandes, debido al gran margen, la deformación después del procesamiento también es grande. Si se preprocesa la parte excedente del blank y se reduce el margen de cada parte, no solo se puede reducir la deformación de procesamiento del proceso posterior, sino que también se puede liberar una parte del estrés interno después de preprocesar por un período de tiempo.

2. Mejorar la Capacidad de Corte de la Herramienta

El material y los parámetros geométricos de la herramienta tienen una influencia importante en la fuerza de corte y el calor de corte. La selección correcta de la herramienta es muy importante para reducir la deformación de las piezas.

1) Elegir Razonablemente los Parámetros Geométricos de la Herramienta.

①Ángulo de rake: Bajo la condición de mantener la resistencia del filo de corte, el ángulo de rake debe seleccionarse apropiadamente más grande. Por un lado, puede afilar un filo de corte agudo, y por otro lado, puede reducir la deformación de corte y suavizar la evacuación de virutas, reduciendo así la fuerza de corte y la temperatura de corte. Nunca use herramientas de ángulo de rake negativo.

②Ángulo de clearance: El tamaño del ángulo de clearance tiene un efecto directo en el desgaste de la superficie de flanco y la calidad de la superficie mecanizada. El espesor de corte es una condición importante para seleccionar el ángulo de clearance. Durante el fresado de desbaste, debido a la gran velocidad de avance, la carga de corte pesada y la gran generación de calor, se requieren buenas condiciones de disipación de calor de la herramienta. Por lo tanto, el ángulo de clearance debe seleccionarse más pequeño. Al fresar de acabado, se requiere que el filo de corte sea agudo, para reducir la fricción entre la cara de flanco y la superficie mecanizada, y reducir la deformación elástica. Por lo tanto, el ángulo de clearance debe seleccionarse más grande.

③Ángulo de hélice: Para hacer el fresado suave y reducir la fuerza de fresado, el ángulo de hélice debe seleccionarse lo más grande posible.

④Ángulo de entrada: Reducir apropiadamente el ángulo de entrada puede mejorar las condiciones de disipación de calor y reducir la temperatura promedio de la zona de procesamiento.

2) Mejorar la Estructura de la Herramienta.

①Reducir el número de dientes de la fresa y aumentar el espacio de virutas. Debido a la gran plasticidad del material de aluminio, la mayor deformación de corte durante el procesamiento y un mayor espacio de retención de virutas, el radio del fondo del bolsillo de virutas debe ser más grande y el número de dientes de la fresa debe ser menor.

②Afilar finamente los dientes de la herramienta. El valor de rugosidad del filo de corte del diente de la fresa debe ser menor que Ra=0.4μm. Antes de usar una herramienta nueva, debe lijar ligeramente la parte frontal y posterior de los dientes con una piedra de aceite fina para eliminar las rebabas residuales y las leves serraduras al afilar los dientes. De esta manera, no solo se puede reducir el calor de corte, sino que también la deformación de corte es relativamente pequeña.

③Controlar estrictamente el estándar de desgaste de la herramienta. Después de que la herramienta se desgasta, el valor de rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo aumenta, la temperatura de corte sube y la deformación de la pieza de trabajo aumenta. Por lo tanto, además de la selección de materiales de herramienta con buena resistencia al desgaste, el estándar de desgaste de la herramienta no debe ser mayor a 0.2mm, de lo contrario es fácil producir filo soldado. Al cortar, la temperatura de la pieza de trabajo generalmente no debe exceder 100°C para prevenir la deformación.

3. Mejorar el Método de Sujeción de la Pieza de Trabajo

Para piezas de trabajo de aluminio de pared delgada con mala rigidez, se pueden usar los siguientes métodos de sujeción para reducir la deformación:

①Para piezas de buje de pared delgada, si se usa un mandril de tres garras autocentrante o mandril de resorte para sujetar desde la dirección radial, una vez que se afloja después del procesamiento, la pieza de trabajo inevitablemente se deformará. En este momento, se debe usar el método de presionar la cara final axial con mejor rigidez. Use el agujero interno de la pieza para localizar, haga un mandril roscado autofabricado, insértelo en el agujero interno de la pieza, use una placa de cubierta para presionar la cara final sobre él, y luego apriete con una tuerca. Al mecanizar el círculo externo, se puede evitar la deformación de sujeción, para que se pueda obtener una precisión de mecanizado satisfactoria.

②Al procesar piezas de trabajo de pared delgada y placas delgadas, es mejor usar ventosas de vacío para obtener una fuerza de sujeción distribuida uniformemente, y luego procesar con una pequeña cantidad de corte, lo que puede prevenir bien la deformación de la pieza de trabajo.

Además, también se puede usar un método de relleno. Para aumentar la rigidez del proceso de piezas de trabajo de pared delgada, se puede rellenar medio dentro de la pieza de trabajo para reducir la deformación de la pieza de trabajo durante la sujeción y el corte. Por ejemplo, vierta un fundido de urea que contenga 3% a 6% de nitrato de potasio en la pieza de trabajo, y después del procesamiento, sumerja la pieza de trabajo en agua o alcohol para disolver el relleno y verterlo.

4. Arreglo Razonable de Procedimientos

Durante el corte de alta velocidad, debido al gran margen de mecanizado y al corte intermitente, el proceso de fresado a menudo produce vibraciones, lo que afecta la precisión de mecanizado y la rugosidad de la superficie. Por lo tanto, el proceso de corte de alta velocidad CNC generalmente se puede dividir en: desbaste, semiacabado, mecanizado de esquinas, acabado y otros procesos. Para piezas con requisitos de alta precisión, a veces es necesario realizar un segundo semiacabado y luego acabado. Después del desbaste, las piezas pueden enfriarse naturalmente para eliminar el estrés interno causado por el desbaste y reducir la deformación. El margen dejado después del desbaste debe ser mayor que la cantidad de deformación, generalmente de 1 a 2 mm. Durante el acabado, la superficie de acabado de la pieza debe mantener un margen de mecanizado uniforme, generalmente 0.2-0.5mm es apropiado, para que la herramienta esté en un estado estable durante el proceso de mecanizado, lo que puede reducir en gran medida la deformación de corte, obtener una buena calidad de mecanizado de superficie y garantizar la precisión del producto.

Habilidades de Operación para Reducir la Deformación de Procesamiento

Además de las razones mencionadas anteriormente, las piezas de aluminio se deforman durante el procesamiento. En la operación real, el método de operación también es muy importante.

1. Para piezas con un gran margen de mecanizado, para tener mejores condiciones de disipación de calor durante el proceso de mecanizado y evitar la concentración de calor, se debe usar mecanizado simétrico durante el mecanizado. Si hay una placa gruesa de 90mm que necesita ser procesada a 60mm, si un lado se fresa y el otro lado se fresa inmediatamente, y el tamaño final se procesa una vez, la planicidad alcanzará 5mm; si se usa procesamiento simétrico de avance repetido, cada lado se procesa dos veces, el tamaño final puede garantizar una planicidad de 0.3mm.
2. Si hay múltiples cavidades en la pieza de placa, no es aconsejable usar el método de procesamiento secuencial de una cavidad a la vez durante el procesamiento, lo que fácilmente causará estrés desigual y deformación de las piezas. Se adopta procesamiento multicapa, y cada capa se procesa en todas las cavidades al mismo tiempo tanto como sea posible, y luego se procesa la siguiente capa para hacer que las piezas estén uniformemente tensionadas y reducir la deformación.
3. Reducir la fuerza de corte y el calor de corte cambiando la cantidad de corte. Entre los tres elementos de la cantidad de corte, la cantidad de retroceso tiene una gran influencia en la fuerza de corte. Si el margen de mecanizado es demasiado grande, la fuerza de corte de una pasada es demasiado grande, lo que no solo deformará las piezas, sino que también afectará la rigidez del husillo de la máquina herramienta y reducirá la durabilidad de la herramienta. Si reduce la cantidad de retroceso, la eficiencia de producción se reducirá considerablemente. Sin embargo, el fresado de alta velocidad se usa en mecanizado CNC, lo que puede superar este problema. Mientras reduce la cantidad de retroceso, siempre que se aumente correspondientemente el avance y se aumente la velocidad de la máquina herramienta, la fuerza de corte puede reducirse mientras se garantiza la eficiencia de procesamiento.
4. El orden de la herramienta también debe prestarse atención. El desbaste enfatiza la mejora de la eficiencia de mecanizado y la búsqueda de la tasa de eliminación por unidad de tiempo. Generalmente, se puede usar fresado ascendente. Es decir, el material excedente en la superficie del blank se elimina a la velocidad más rápida y en el menor tiempo, y se forma básicamente el contorno geométrico requerido para el acabado. El énfasis del acabado es alta precisión y alta calidad, y se debe usar fresado descendente. Porque el espesor de corte de los dientes de la fresa disminuye gradualmente del máximo a cero durante el fresado descendente, el grado de endurecimiento por trabajo se reduce enormemente, y al mismo tiempo se reduce el grado de deformación de las piezas.
5. La deformación de piezas de trabajo de pared delgada debido a la sujeción durante el procesamiento es difícil de evitar incluso para el acabado. Para reducir la deformación de la pieza de trabajo al mínimo, puede aflojar la pieza de presión antes de que el proceso de acabado alcance el tamaño final, para que la pieza de trabajo pueda restaurar su forma original libremente, y luego apretar ligeramente, lo que sea la única forma de sujetar la pieza de trabajo (completamente según el tacto), se puede obtener el efecto de procesamiento ideal de esta manera. En resumen, el punto de acción de la fuerza de sujeción es mejor en la superficie de apoyo, y la fuerza de sujeción debe actuar en la dirección de buena rigidez de la pieza de trabajo. Bajo la premisa de asegurar que la pieza de trabajo no se afloje, cuanto menor sea la fuerza de sujeción, mejor.
6. Al mecanizar piezas con cavidades, intente no dejar que la fresa se hunda directamente en la pieza como una broca, resultando en espacio insuficiente de retención de virutas de la fresa, evacuación de virutas no suave, sobrecalentamiento, expansión y colapso de la pieza. Fenómenos desfavorables como herramientas atascadas y rotas. Primero, taladre el agujero con una broca del mismo tamaño que la fresa o un tamaño mayor, y luego frése con la fresa. Alternativamente, se puede usar software CAM para producir el programa de corte en espiral.

El factor principal que afecta la precisión de procesamiento y la calidad de superficie de las piezas de aluminio es que la deformación es propensa a ocurrir durante el procesamiento de dichas piezas, lo que requiere que los operadores tengan cierta experiencia y habilidades operativas.