Alüminyum İçin Karbür Parmak Frezelerin Tasarım Konsepti

Giriş

Alüminyum için karbür parmak frezeler tasarlanırken, malzeme seçimi, takım geometrisi, kaplama teknolojisi ve işleme parametrelerinin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi esastır. Bu faktörler, alüminyum alaşımlarının verimli ve istikrarlı bir şekilde işlenmesini sağlarken, takım ömrünü uzatır.

1. Malzeme Seçimi

1.1 Karbür Altlık: Alüminyum alaşımlarıyla düşük kimyasal afiniteye sahip olması nedeniyle, birikmiş kenar (BUE) oluşumunu azaltmaya yardımcı olan YG tipi karbür (örneğin, YG6, YG8) tercih edilir.

1.2 Yüksek Silikonlu Alüminyum Alaşımları (%8–12 Si): Silikon kaynaklı takım korozyonunu önlemek için elmas kaplı takımlar veya kaplamasız ultra ince taneli karbür önerilir.

1.3 Yüksek Parlaklıkta İşleme: Ayna gibi bir yüzey elde etmek için hassas kenar parlatmaya sahip yüksek rijitlikte tungsten karbür parmak frezeler önerilir.

2. Takım Geometrisi Tasarımı

2.1 Flüt Sayısı: Kesme verimliliğini ve talaş tahliyesini dengelemek için genellikle 3 flütlü bir tasarım kullanılır. Havacılık ve uzay alüminyum alaşımlarının kaba işlenmesi için, ilerleme hızını artırmak amacıyla 5 flütlü bir parmak freze (örneğin, Kennametal KOR5) seçilebilir.

2.2 Helis Açısı: Kesme düzgünlüğünü iyileştirmek ve titreşimi azaltmak için 20°–45° gibi büyük bir helis açısı önerilir. Aşırı büyük açılar (>35°), diş dayanımını zayıflatabilir, bu nedenle keskinlik ve rijitlik arasında bir denge gereklidir.

2.3 Rake ve Rölyef Açısı: Daha büyük bir rake açısı (10°–20°), kesme direncini düşürür ve alüminyum yapışmasını önler. Rölyef açıları genellikle 10°–15° arasındadır ve aşınma direnci ve kesme performansı arasında denge sağlamak için kesme koşullarına göre ayarlanabilir.

2.4 Talaş Yuvası Tasarımı: Geniş, sürekli spiral flütler, hızlı talaş tahliyesini sağlar ve yapışmayı en aza indirir.

2.5 Kenar Hazırlığı: Kesme kenarları, kesme kuvvetini azaltmak ve yapışmayı önlemek için keskin kalmalıdır; uygun pah kırma, dayanımı artırır ve kenar yontulmasını önler.

3. Önerilen Kaplama Seçenekleri

3.1 Kaplamasız: Birçok durumda, alüminyum parmak frezeler kaplamasızdır. Kaplama alüminyum içeriyorsa, iş parçasıyla reaksiyona girerek kaplamanın ayrılmasına veya yapışmasına neden olabilir ve bu da anormal takım aşınmasına yol açar. Kaplamasız parmak frezeler, uygun maliyetlidir, son derece keskindir ve yeniden taşlanması kolaydır, bu da onları kısa süreli üretim, prototip oluşturma veya orta düzeyde yüzey kalitesi gerektiren uygulamalar (Ra > 1.6 μm) için uygun hale getirir.

3.2 Elmas Benzeri Karbon (DLC): DLC, mükemmel aşınma direnci ve yapışma önleyici özellikler sunan, gökkuşağı benzeri bir görünüme sahip, karbon bazlı bir malzemedir - alüminyum işleme için idealdir.

3.3 TiAlN Kaplama: TiAlN, mükemmel oksidasyon ve aşınma direnci sağlasa da (çelikte, paslanmazda, titanyumda ve nikel alaşımlarında TiN'den 3–4 kat daha uzun ömürlüdür), kaplamadaki alüminyumun iş parçasıyla reaksiyona girebilmesi nedeniyle genellikle alüminyum için önerilmez.

3.4 AlCrN Kaplama: Kimyasal olarak kararlı, yapışmaz ve titanyum, bakır, alüminyum ve diğer yumuşak malzemeler için uygundur.

3.5 TiAlCrN Kaplama: Yüksek tokluğa, sertliğe ve düşük sürtünmeye sahip bir gradyan yapılı kaplama. Kesme performansında TiN'den daha iyi performans gösterir ve alüminyum frezeleme için uygundur.

Özet: Alüminyum işlerken alüminyum içeren kaplamalardan (örneğin, TiAlN) kaçının, çünkü bunlar takım aşınmasını hızlandırır.

4. Önemli Hususlar

4.1 Talaş Tahliyesi: Alüminyum talaşları yapışma eğilimindedir; düzgün tahliye için optimize edilmiş flüt tasarımları (örneğin, dalgalı kenarlar, büyük rake açıları) gereklidir.

4.2 Soğutma Yöntemi:

4.2.1 Kesme sıcaklığını düşürmek ve talaşları temizlemek için dahili soğutmayı (örneğin, Kennametal KOR5) tercih edin.

4.2.2 Sürtünmeyi ve ısıyı azaltmak, hem takımı hem de iş parçasını korumak için kesme sıvıları (emülsiyonlar veya yağ bazlı soğutucular) kullanın.

4.2.3 Kesme bölgesini kaplayacak yeterli soğutucu akışını sağlayın.

4.3 İşleme Parametreleri:

4.3.1 Yüksek Hızlı Kesme: 1000–3000 m/dak kesme hızları, kesme kuvvetini ve ısıyı azaltırken verimliliği artırır.

4.3.2 İlerleme Hızı: İlerlemenin artırılması (0.1–0.3 mm/diş) üretkenliği artırır, ancak aşırı kuvvetten kaçınılmalıdır.

4.3.3 Kesme Derinliği: Tipik olarak 0.5–2 mm, gereksinimlere göre ayarlanır.

4.3.4 Titreşim Önleyici Tasarım: Değişken helis, eşit olmayan flüt aralığı veya konik çekirdek yapıları, titreşimi bastırabilir (örneğin, KOR5).

Sonuç

Alüminyum için karbür parmak frezelerin temel tasarım ilkeleri düşük sürtünme, yüksek talaş tahliye verimliliği ve yapışma önleyici performanstır. Önerilen malzemeler arasında YG tipi karbür veya kaplamasız ultra ince taneli karbür bulunur. Geometriler, keskinliği rijitlikle dengelemeli ve kaplamalar alüminyum içeren bileşiklerden kaçınmalıdır. Yüksek parlaklıkta yüzeyler veya yüksek silikonlu alüminyum alaşımları için, optimize edilmiş kenar ve flüt tasarımları esastır. Uygulamada, performans, uygun işleme parametrelerini (örneğin, yüksek hız, tırmanma frezeleme) etkili soğutma stratejileriyle (örneğin, dahili soğutucu) birleştirerek en üst düzeye çıkarılabilir.