Xử lý sự bám dính-Biến dạng gây ra trong Gia công CNC vỏ nhôm
Tìm hiểu cơ chế biến dạng
Vỏ nhôm đặc biệt dễ bị biến dạng do kẹp-gây ra do mô đun đàn hồi thấp của nhôm khoảng 69 GPa, gần bằng một-mô đun đàn hồi của thép. Khi tác dụng lực kẹp quá mức, các phần-có thành mỏng sẽ biến dạng đàn hồi so với vật cố định. Sau khi được thả ra, bộ phận sẽ đàn hồi trở lại hình dạng tự nhiên, dẫn đến kích thước-vượt quá{7}}cho phép. Trong những trường hợp nghiêm trọng hơn, áp suất kẹp có thể vượt quá giới hạn chảy của vật liệu, gây ra vết lõm vĩnh viễn hoặc mỏng cục bộ tại các điểm tiếp xúc. Ngoài ra, các điểm kẹp có thể tạo ra các rào cản nhiệt dẫn đến sự giãn nở chênh lệch trong quá trình cắt, trong khi độ cứng không đủ sẽ tạo ra hiện tượng rung lắc tạo ra độ gợn sóng và sự không nhất quán về kích thước.
Phương pháp tiếp cận thiết kế lịch thi đấu
Gia công chân không là một trong những giải pháp hiệu quả nhất cho vỏ nhôm phẳng lớn như vỏ, tản nhiệt và tấm nền. Bằng cách áp dụng áp suất âm đồng đều thường từ 0,6 đến 0,8 bar trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc, hệ thống chân không loại bỏ hoàn toàn tải điểm và phân bổ lực giữ đồng đều. Đối với các đường viền hoặc phần hình trụ không đều, hàm mềm tùy chỉnh được gia công từ nhôm hoặc đồng thau để phù hợp với hình dạng bộ phận chính xác mang lại sự hỗ trợ phù hợp giúp ngăn chặn sự tập trung ứng suất cục bộ. Các miếng đệm phù hợp được làm từ vật liệu có bề mặt bằng polyurethane, cao su tổng hợp hoặc đồng-với diện tích tiếp xúc tối thiểu là 15 x 15 mm sẽ phù hợp với các bề mặt cong và lớp hoàn thiện thẩm mỹ ở những nơi phải tránh bị trầy xước. Đối với phôi thô hoặc vật đúc bị cong vênh, hệ thống định vị chốt mô-đun có chốt hỗ trợ-lò xo sẽ điều chỉnh theo sự biến đổi của bộ phận đồng thời cung cấp hỗ trợ động học mà không{10}}bị ràng buộc quá mức. Trong môi trường tạo mẫu hoặc dành cho các bộ phận siêu mỏng, việc bọc vỏ trong môi trường đông lạnh chẳng hạn như nước đá hoặc hợp kim có độ nóng chảy thấp sẽ cung cấp khả năng hỗ trợ toàn bộ bề mặt trong quá trình gia công. Đối với vỏ quang học yêu cầu lớp hoàn thiện tráng gương, mâm cặp tĩnh điện mang lại khả năng giữ chính xác không{15}}vết xước.
Quản lý lực kẹp
Quản lý lực hiệu quả bắt đầu bằng việc ứng dụng lực định lượng bằng cách sử dụng kẹp khí nén hoặc thủy lực được trang bị bộ điều chỉnh áp suất. Đối với các phần có thành mỏng, áp suất kẹp mục tiêu phải duy trì trong khoảng từ 0,5 đến 2,0 megapascal, trong khi các phần dày hơn có thể chịu được tới 5 megapascal. Nên tránh sử dụng cờ lê lực bằng tay mà không hiệu chuẩn vì chúng gây ra sự thay đổi phụ thuộc vào người vận hành. Việc bố trí lực chiến lược yêu cầu chỉ áp dụng các kẹp tại các đối tượng cứng như mặt bích, phần lồi và tường dày, không bao giờ áp dụng trực tiếp trên các bức tường mỏng hoặc các nhịp không được hỗ trợ. Tỷ lệ hỗ trợ-trên{10}}phần nhô ra phải duy trì tối thiểu là 3 trên 1. Trình tự kẹp lũy tiến phải tuân theo kiểu hình sao tương tự như việc siết chặt đai ốc vấu bánh xe, bắt đầu với lực 50 phần trăm để xác minh chỗ ngồi thích hợp trước khi áp dụng mô-men xoắn cuối cùng. Chỉ báo quay số được đặt trên các phần mỏng có thể theo dõi độ lệch thời gian thực trong quá trình kẹp.
Phương pháp hỗ trợ nội bộ
Các trục tâm có thể mở rộng được lắp vào các lỗ cung cấp lực kẹp bên trong cho vỏ vòng và các phần ống, loại bỏ hoàn toàn các yêu cầu kẹp bên ngoài. Đối với vỏ dạng túi sâu, việc lấp đầy các khoảng trống bên trong bằng sáp hòa tan, hợp kim Cerrolow hoặc hỗn hợp nhựa-cát sẽ tạo ra sự hỗ trợ cứng chắc bên trong giúp ngăn ngừa độ võng của tường. Các gân xử lý tạm thời còn lại ở độ dày 0,5 đến 1,0 mm giữa các chi tiết trong quá trình gia công thô có thể được loại bỏ trong bước gia công cuối cùng, duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong hầu hết quá trình. Các tấm đế mỏng được hưởng lợi từ việc liên kết với nền nhôm hoặc thép bằng cách sử dụng chất kết dính nóng chảy-và quá trình loại bỏ liên kết được hoàn tất sau khi gia công. Vỏ mặt bích có thể được giữ một cách hiệu quả bằng cách sử dụng cấu trúc kẹp giữa hai tấm cứng với các khoang giảm chấn phù hợp.
Tối ưu hóa trình tự gia công
Trình tự gia công nên được chia thành các giai đoạn riêng biệt với các chiến lược kẹp thích hợp cho từng giai đoạn. Trong quá trình gia công thô, nên sử dụng lực kẹp tối thiểu đủ để chống lại lực cắt cao, chấp nhận một số chuyển động trong khi vẫn chừa lại dung sai hoàn thiện từ 0,3 đến 0,5 mm. Việc gia công thô nên tiến hành đối xứng bằng cách xen kẽ giữa các mặt đối diện để cân bằng việc giải phóng ứng suất bên trong. Giai đoạn bán hoàn thiện nên bắt đầu bằng việc nhả kẹp và khoảng thời gian thư giãn ứng suất từ 15 đến 30 phút trước khi kẹp lại với lực giảm để cắt nhẹ hơn. Giai đoạn hoàn thiện yêu cầu áp suất kẹp tối thiểu vừa đủ để tránh rung, với các vết cắt nhẹ ở độ sâu trục từ 0,1 đến 0,3 mm và độ sâu hướng tâm từ 0,05 đến 0,2 mm. Các tính năng quan trọng phải được hoàn thiện trong một lần thiết lập duy nhất nếu có thể để loại bỏ các lỗi truyền dữ liệu.
Điều chỉnh thông số cắt
Các nguyên công gia công thô nên sử dụng tốc độ trục chính từ trung bình đến cao với lượng tiến lớn trên mỗi răng và độ ăn khớp xuyên tâm từ 30 đến 50% đường kính dụng cụ ở độ sâu trục ổn định tối đa. Các nguyên công gia công tinh yêu cầu tốc độ trục chính cao với bước tiến vừa phải, giảm độ tương tác xuyên tâm từ 5 đến 15 phần trăm bằng cách sử dụng chiến lược gia công tốc độ-cao và độ sâu trục được giới hạn ở 0,5 đến 2 lần đường kính dụng cụ. Phần nhô ra của dụng cụ phải được giảm thiểu trong mọi trường hợp, đặc biệt chú ý đến phần nhô ra tối thiểu tuyệt đối trong quá trình hoàn thiện. Nên chọn các công cụ cacbua được đánh bóng sắc nét có góc xoắn cao từ 45 độ trở lên, đồng thời phải tránh các hạt dao bị mòn làm tăng lực đẩy. Nên ưu tiên phay leo để hướng lực cắt về phía đồ gá thay vì ra xa nó và nên sử dụng các đường chạy dao cắt thích ứng hoặc trochoidal để duy trì sự gắn kết liên tục của dao.
Quản lý nhiệt
Nên sử dụng chất làm mát bằng lũ ở nhiệt độ ổn định là 20 độ C cộng hoặc trừ 2 độ, với-áp suất cao qua-chất làm mát trục chính ở mức 70 bar trở lên để thoát phoi hiệu quả. Phải tránh sốc nhiệt bằng cách ngăn chất làm mát lạnh hướng vào các phần mỏng nóng. Khoảng thời gian ổn định nhiệt từ 10 đến 15 phút sau khi kẹp cho phép bộ phận đạt đến trạng thái cân bằng trước khi bắt đầu cắt. Đối với các yêu cầu về độ chính xác cực cao, môi trường máy phải được duy trì ở nhiệt độ cộng hoặc trừ 0,5 độ C để giảm thiểu độ dốc nhiệt.
Giao thức xác minh và bồi thường
Việc xác minh-gia công trước bằng cách sử dụng máy đo tọa độ hoặc-đầu dò trên máy phải đánh giá độ phẳng nguyên liệu thô và xác định bất kỳ biến dạng ứng suất nào có trong vật liệu đến. Trong quá trình kẹp, chỉ báo quay số được đặt trên các phần mỏng định lượng độ lệch đàn hồi và cho phép điều chỉnh lực. Sau khi gia công thô, nhả và đo lại-bộ phận sẽ đánh giá mức độ giải phóng ứng suất và xác định mức cho phép hoàn thiện phù hợp. Các phép đo sau khi hoàn thiện-phải được thực hiện ở cả trạng thái được kẹp bằng cách sử dụng-thăm dò trên máy và ở trạng thái tự do bằng cách sử dụng phép đo CMM để định lượng lò xo-trở lại. Dữ liệu này phải được tổng hợp thành cơ sở dữ liệu bù, theo dõi lực kẹp so với độ đàn hồi{10}}được đo cho từng hình dạng bộ phận, cho phép phát triển độ lệch dự đoán cho các đơn đặt hàng lặp lại.
Giải pháp nâng cao cho các ứng dụng quan trọng
Các thiết bị giảm chấn chủ động kết hợp bộ giảm chấn áp điện hoặc lưu biến từ tính giúp triệt tiêu rung động trong các ứng dụng có đặc điểm nhô ra dài. Hệ thống kẹp-thích ứng lực sử dụng cảm biến để điều chỉnh áp suất kẹp trong-thời gian thực dựa trên tải cắt đo được, đặc biệt hiệu quả đối với các vỏ có tiết diện-có thể thay đổi. Gia công đông lạnh bằng cách sử dụng làm mát bằng nitơ lỏng giúp loại bỏ biến dạng nhiệt và cho phép lực kẹp nhẹ hơn, có lợi cho các cấu trúc lai nhôm-titan. Sản xuất bồi đắp các đồ gá phù hợp với các kênh làm mát bên trong cung cấp sự hỗ trợ phù hợp cho các hình dạng nguyên mẫu phức tạp thách thức các phương pháp cố định thông thường.
Phần kết luận
Xử lý biến dạng do kẹp-gây ra trong gia công vỏ nhôm yêu cầu quản lý lực có hệ thống thay vì chỉ đơn giản là tăng áp suất kẹp. Phương pháp tiếp cận tối ưu tích hợp kỹ thuật cố định chu đáo, ứng dụng lực được kiểm soát và định lượng, các phương pháp hỗ trợ nội bộ mang tính chiến lược, các phương pháp gia công ổn định về nhiệt và các giao thức xác minh{2}}theo dữ liệu. Đối với môi trường sản xuất, việc đầu tư vào hệ thống kẹp định lượng lực và chân không-mang lại chất lượng ổn định đồng thời giảm sự phụ thuộc vào người vận hành và tỷ lệ phế liệu. Nguyên tắc chính là các đặc tính vật liệu vốn có của nhôm đòi hỏi phải tôn trọng độ cứng thấp và độ giãn nở nhiệt cao, đòi hỏi các chiến lược gia công chuyên dụng không cần thiết đối với vật liệu kim loại màu.
