Wskazówki dot. obróbki CNC aluminium

Obróbka stali i różnych stopów metali na urządzeniach CNC charakteryzuje się wysoką precyzją, wydajnością oraz powtarzalnością. Do uzyskania oczekiwanych rezultatów należy jednak dostosować parametry pracy maszyny do typu poddawanego kształtowaniu surowca. Wiąże się to z tym, że każdy materiał posiada określone właściwości fizyczne takie jak wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie, twardość, sprężystość czy temperatura topienia, które bezpośrednio wpływają między innymi na przebieg procesów technologicznych. Szczególną uwagę należy zwrócić przede wszystkim na odpowiednie ustawienie maszyny CNC podczas obróbki aluminium, które charakteryzuje się mniejszą twardością i ciężarem niż zwykła stal. Znacznie lepiej też przewodzi ciepło oraz prąd elektryczny, a także jest mniej odporne na wysokie temperatury. Czynniki te sprawiają, że w trakcie jego cięcia częściej niż w przypadku cięcia stali dochodzi do uszkodzenia narzędzia, jeżeli parametry pracy urządzenia nie zostały zoptymalizowane.

Obróbka aluminium – w jaki sposób ją przeprowadzić?

Zasadniczo przyjęło się, że obróbka aluminium jest znacznie prostsza niż stali nierdzewnej czy różnych innych, twardych stopów. Jednak mimo jego plastyczności, mniejsza odporność na wysoką temperaturę generuje sporo problemów, przede wszystkim w momencie, kiedy konieczne jest wykonanie głębszych cięć. Poniżej omawiamy kilka kwestii, o które najczęściej pytają osoby zajmujące się kształtowaniem elementów z tego metalu przy pomocy urządzeń CNC. Przygotowaliśmy też wskazówki, dzięki którym praca z aluminium powinna stać się płynniejsza i przyjemniejsza.

Rola posuwów i prędkości w obróbce aluminium

Optymalizacja posuwów oraz prędkości cięcia to kluczowa kwestia determinująca to, jakie finalne rezultaty uzyskamy podczas obróbki CNC. Aluminium tniemy z reguły z prędkością bardzo zbliżoną do prędkości cięcia drewna, ponieważ podobnie jak drewno jest to miękki materiał. Zgodnie z powszechnie obowiązującą teorią ta miękkość powinna powodować konieczność zwiększenia prędkości cięcia. Ze względu jednak na swoje właściwości fizyczne, w szczególności zdolność do szybkiego nagrzewania się oraz małą odporność na wysokie temperatury, przy aluminium do dyspozycji mamy węższy zakres ustawień niż w przypadku drewna. W tym przypadku bardzo ważne jest więc to, aby zadbać o skorelowanie ze sobą prędkości obrotowych wrzeciona z prędkością posuwu – nie może ona bowiem być zbyt mała. Dzięki optymalizacji unikniemy generowania nadmiernie wysokiej temperatury w miejscu styku narzędzia z materiałem i w rezultacie skrócenia jego żywotności. Zoptymalizowanie ustawień obrabiarki CNC pozwoli też uniknąć sytuacji, w których zbyt szybki posuw i zbyt niska prędkość obrotowa spowodują złamanie się narzędzia.

Usuwanie wiórów

Bez względu na to jaki materiał poddajemy obróbce, musimy liczyć się z tym, że w momencie kontaktu surowca z narzędziem pojawią się odpady, czyli wióry. Jest to po prostu nadmiar materiału usuwany w trakcie pracy przez wrzeciono – do pewnego stopnia pomaga to w odprowadzaniu temperatury, jednak przy topliwości aluminium generuje sporo problemów. Nieusunięte, rozgrzane wióry przywierają nie tylko do narzędzia, zmniejszając jego ostrość, ale równie oklejają poddawaną obróbce przestrzeń. W rezultacie żywotność sprzętu znacząco się skraca, a wykonany detal może nie spełniać naszych oczekiwań pod względem jakości oraz estetyki wykonania, a także nie wykazywać zgodności wymiarowej. Problem ten nasila się szczególnie w momentach, w których wykonujemy głębokie obróbki, dlatego decydując się na obróbkę aluminium metodą CNC warto zadbać o dwie kwestie, a mianowicie o płytką głębokość skrawania, a także zastosowanie podmuchu sprężonego powietrza.

Dobór odpowiednich narzędzi

Oczywiście nadanie kształtu detalom z aluminium nie byłoby możliwe bez zastosowania odpowiednich frezów, które są w tym przypadku kluczowe. Dobierając narzędzia skrawające musimy mieć na uwadze przede wszystkim trzy aspekty:

• ograniczoną liczbę ostrzy,
• długość frezu,
• a także rodzaj materiału, z którego wykonane zostało narzędzie.

W przypadku liczby ostrzy najlepiej jest wybierać te z jednym, dwoma lub ewentualnie trzema. Im mniej rowków, tym bowiem więcej przestrzeni narzędzie skrawające zyskuje do skutecznego odprowadzenia wiórów, a to minimalizuje zjawisko stapiania się ich z frezem oraz obrabianą powierzchnią. Należy jednak pamiętać, że im mniejsza liczba rowków, tym frez staje się bardziej elastyczny, co nie jest korzystne i może powodować jego uginanie się. Z tego powodu należy wybierać krótkie narzędzia, szczególnie w przypadku tych o mniejszej średnicy. W kwestii materiału użytego do produkcji frezów CNC jedynym słusznym i dającym oczekiwane w obróbce aluminium rezultaty wyborem jest węglik spiekany. Wykazuje on optymalną wytrzymałość oraz twardość, deklasując nawet stal szybkotnącą. Ponadto krawędzie narzędzi z węglika spiekanego znacznie dłużej zachowują ostrość i mają większą siłę ścinającą, co przekłada się na lepsze rezultaty wykonanej obróbki plastycznej CNC. Nie opłaca się też inwestować we frezy z powłokami TiN, TiCN oraz innymi, ponieważ w przypadku aluminium takie uszlachetnienie powoduje jedynie intensyfikację zjawiska przywierania wiórów do powierzchni narzędzia, co kończy się, jak już wspomniano wcześniej, skróceniem żywotności. Takie dodatkowe powłoki oczywiście dobrze spełniają swoje zadanie i poprawiają wytrzymałość frezu, ale w kontakcie z innymi materiałami. Do aluminium wybieramy po prostu narzędzia skrawające niepowlekane.

Czy warto zająć się obróbką aluminium metodą CNC?

Jest to pytanie, które zadaje sobie wiele osób zajmujących się profesjonalnie obróbką stali oraz stopów metali metodą CNC. Nie ma na nie jednoznacznej odpowiedzi, jednak analizując tę kwestię najlepiej jest wykonać zestawienie potencjalnych zysków oraz strat, co pomoże w podjęciu decyzji. Obróbka aluminium, choć może wydawać się nieco skomplikowanym procesem, daje tak naprawdę świetne rezultaty. Uzyskanie oczekiwanej efektywności wymaga jedynie zrozumienia jego nieco niestandardowego zachowania w zetknięciu z narzędziem skrawającym, zastosowania odpowiednich frezów i zadbania o optymalizację posuwów oraz prędkości.