Алюминиевые детали, изготовленные на станках с ЧПУ: сплавы, допуски и качество обработки поверхности.

Изготовление алюминиевых деталей на станках с ЧПУ: полное руководство по проектированию, обработке и отделке.

445 →
446 →

Алюминий занимает большую долю в операциях по обработке на станках с ЧПУ, чем любой другой металл. Сочетание малого веса, хорошей прочности, отличной обрабатываемости и конкурентоспособной цены делает его предпочтительным выбором для прототипирования, мелкосерийного производства и полномасштабного изготовления в десятках отраслей промышленности.

447 →
448 →

В этом руководстве собрана вся необходимая информация о деталях из алюминия, изготовленных на станках с ЧПУ: почему алюминий доминирует в обработке на станках с ЧПУ, какие сплавы следует использовать, какие процессы и допуски достижимы, как выбрать правильную обработку поверхности и какие конструктивные решения отличают хорошие алюминиевые детали от отличных.

449 →
450 →

Почему алюминий является предпочтительным металлом для обработки на станках с ЧПУ?

451 →
452 →

Популярность алюминия в цехах с ЧПУ не случайна. Он обладает реальными, измеримыми преимуществами перед сталью, титаном, латунью и пластмассами в широком спектре применений.

453 →
454 →

Machinability

455 →
456 →

Алюминий режется быстрее и проще, чем практически любой конструкционный металл. В то время как нержавеющая сталь может обрабатываться со скоростью 100-200 поверхностных футов в минуту, алюминиевые сплавы, такие как 6061, спокойно обрабатываются со скоростью 800-1500 поверхностных футов в минуту. Это напрямую приводит к сокращению времени цикла, снижению затрат на оснастку и удешевлению производства одной детали.

457 →
458 →

Этот материал образует чистую стружку, выделяет меньше тепла при резке, чем сталь или титан, и бережно относится к инструменту. Одна твердосплавная концевая фреза, которая может выдержать обработку 200 стальных деталей, легко справится с обработкой более 2,000 алюминиевых деталей до замены.

459 →
460 →

Отношение прочности к весу

461 →
462 →

Плотность алюминия составляет приблизительно 2.7 г/см³ — примерно треть от плотности стали (7.8 г/см³). Хотя чистый алюминий мягкий, распространенные сплавы, такие как 6061-T6 (предел прочности на растяжение 45 000 фунтов на квадратный дюйм) и 7075-T6 (предел прочности на растяжение 83 000 фунтов на квадратный дюйм), обеспечивают показатели прочности, удовлетворяющие требованиям к конструкциям в аэрокосмической, автомобильной, робототехнической и бытовой электронике. Во многих областях применения алюминиевая деталь, весящая 35% от веса стального аналога, демонстрирует такие же механические характеристики.

463 →
464 →

Коррозионная стойкость

465 →
466 →

Алюминий естественным образом образует тонкий самовосстанавливающийся оксидный слой, защищающий основной металл от атмосферной коррозии. Эта присущая ему защита означает, что многие алюминиевые детали могут функционировать без обработки поверхности в помещениях или при умеренных условиях окружающей среды. Добавление анодирования значительно улучшает коррозионную стойкость, приближая её к показателям нержавеющей стали при значительно меньшем весе и стоимости.

467 →
468 →

Тепловая и электрическая проводимость

469 →
470 →

Алюминий проводит тепло с удельной теплоемкостью примерно 167 Вт/м·К (для сплава 6061), что делает его стандартным материалом для радиаторов, компонентов системы терморегулирования и корпусов, которые должны рассеивать тепло. Его электропроводность (около 60% от проводимости меди) достаточна для шин, корпусов разъемов и экранирующих корпусов от электромагнитных помех.

471 →
472 →

Эффективность затрат

473 →
474 →

Необработанный алюминий стоит дешевле, чем нержавеющая сталь, титан или медь. В сочетании с более высокой скоростью обработки и меньшим износом инструмента, алюминиевые детали, как правило, являются наиболее экономически выгодным вариантом металла в производстве с ЧПУ. Именно поэтому он доминирует в прототипировании — вы получаете характеристики металлических деталей по цене, которая позволяет осуществлять итеративное проектирование без опасений по поводу бюджета.

475 →
476 →

Распространенные алюминиевые сплавы для деталей, изготавливаемых на станках с ЧПУ.

477 →
478 →

Не весь алюминий одинаков. Выбранный вами сплав определяет прочность, коррозионную стойкость, обрабатываемость и стоимость готовой детали. Вот сплавы, с которыми чаще всего работают цеха с ЧПУ.

479 →
480 →

6061 — Стандарт

481 →
482 →

6061-T6 — наиболее часто обрабатываемый алюминиевый сплав в мире. Он обеспечивает хороший баланс прочности (предел прочности на растяжение 45 000 фунтов на квадратный дюйм), коррозионной стойкости, свариваемости и обрабатываемости по умеренной цене. Если у вас нет особых причин выбирать другой сплав, 6061 — это безопасный вариант по умолчанию.

483 →
484 →

Оптимально для: Конструкционные кронштейны, корпуса, рамы, крепления, радиаторы, компоненты общего назначения.

485 →
486 →

7075 — Высокая прочность

487 →
488 →

Сплав 7075-T6 обладает пределом прочности на растяжение 83 000 фунтов на квадратный дюйм, приближаясь к показателям конструкционной стали. Он стоит дороже, чем 6061, и обрабатывается несколько медленнее, но ни один другой алюминиевый сплав не может сравниться с ним по соотношению прочности к весу. Для подробного сравнения характеристик 7075 с 6061 и 5052 см. наш руководство по сравнению алюминиевых сплавов.

489 →
490 →

Оптимально для: Аэрокосмические конструкции, высокопроизводительные автомобильные компоненты, оборонная промышленность, спортивное оборудование, пресс-формы.

491 →
492 →

5052 — Специалист по коррозии

493 →
494 →

Сплав 5052-H32 обладает лучшей стойкостью к коррозии в соленой воде среди распространенных алюминиевых сплавов и отличной формуемостью при обработке листового металла. Он не является предпочтительным выбором для обработки на станках с ЧПУ из-за склонности к образованию липкой стружки, но встречается в тех областях применения, где коррозионная стойкость важнее удобства обработки.

495 →
496 →

Оптимально для: Морское оборудование, топливные баки, оборудование для химической обработки, наружные корпуса из листового металла.

497 →
498 →

2024 — Устойчивость к усталости

499 →
500 →

Сплав 2024-T3 сочетает в себе высокую прочность и превосходную усталостную стойкость, что делает его незаменимым материалом для обшивки и конструкционных элементов самолетов. Его коррозионная стойкость ниже, чем у сплава 6061, поэтому детали почти всегда подвергаются обработке поверхности. Обрабатываемость хорошая.

501 →
502 →

Оптимально для: Панели фюзеляжа самолета, обшивка крыла, несущие элементы, подверженные усталостным нагрузкам.

503 →
504 →

6063 — Экструзионный сплав

505 →
506 →

6063-T5 — это стандартный сплав для алюминиевых профилей. Его прочность ниже, чем у 6061 (предел прочности на растяжение 35,000 6063 фунтов на квадратный дюйм), но он обеспечивает превосходное качество поверхности при экструзии и прекрасно анодируется. В цехах с ЧПУ часто обрабатывают элементы на профилях из 6063, а не изготавливают целые детали из заготовки из этого сплава.

507 →
508 →

Оптимально для: Архитектурные элементы отделки, экструдированные радиаторы, направляющие и рамы, где в качестве исходного материала используется экструдированный профиль.

509 →
510 →

Таблица выбора сплавов

511 →
512 →

513→ 514→ 515→

516 →

517 →

518 →

519 →

520 →

521 →

522 →

523 →

524→ 525→

526 →

527 →

528 →

529 →

530 →

531 →

532 →

533 →

534 →

535 →

536 →

537 →

538 →

539 →

540 →

541 →

542 →

543 →

544 →

545 →

546 →

547 →

548 →

549 →

550 →

551 →

552 →

553 →

554 →

555 →

556 →

557 →

558 →

559 →

560 →

561 →

562 →

563 →

564 →

565 →

сплав	Предел прочности на растяжение (Т6/H32)	Machinability	Коррозионная стойкость	свариваемость	Относительная стоимость
6061-T6	45,000 PSI	Прекрасно	Хорошо	Хорошо	$$
7075-T6	83,000 PSI	Хорошо	Хорошая	Не очень	$ $ $
5052-H32	33,000 PSI	Хорошая	Прекрасно	Прекрасно	$
2024-T3	70,000 PSI	Хорошо	Не очень	Не очень	$ $ $
6063-T5	35,000 PSI	Прекрасно	Прекрасно	Хорошо	$

566 →
567 →

Технологии ЧПУ для обработки алюминиевых деталей

568 →
569 →

Алюминий совместим практически со всеми процессами металлообработки на станках с ЧПУ. Конкретные используемые операции зависят от геометрии детали, допусков, объема производства и бюджета.

570 →
571 →

Фрезерные

572 →
573 →

Фрезерование — наиболее распространенный процесс обработки алюминиевых деталей на станках с ЧПУ. Вращающийся многоточечный режущий инструмент удаляет материал с неподвижной заготовки, создавая плоские поверхности, углубления, пазы, отверстия и сложные трехмерные контуры.

574 →
575 →

Трехосевое фрезерование подходит для большинства работ с алюминием: прямоугольные корпуса, плоские кронштейны, простые пазы и элементы на поверхностях. Четырехосевое и пятиосевое фрезерование становятся необходимыми для деталей с элементами на нескольких поверхностях, подрезами или сложными скульптурными поверхностями, недоступными для обработки тремя осями.

576 →
577 →

Податливая природа алюминия означает, что фрезерование алюминия Это позволяет добиться высокой скорости удаления материала. Стратегии высокоскоростной обработки (HSM) с легким радиальным зацеплением и высокими скоростями подачи являются стандартной практикой, обеспечивая превосходное качество поверхности при максимальной производительности.

578 →
579 →

Токарная обработка с ЧПУ

580 →
581 →

В процессе токарной обработки изготавливаются цилиндрические и вращающиеся детали: валы, втулки, проставки, резьбовые фитинги и любые компоненты с главной осью симметрии. Заготовка вращается относительно неподвижного одноточечного режущего инструмента.

582 →
583 →

Алюминий эффективно обрабатывается на высоких скоростях вращения шпинделя. Современные токарные станки с ЧПУ и приводным инструментом позволяют добавлять фрезерованные элементы (поперечные отверстия, плоские поверхности, шпоночные пазы) к точеным деталям за одну установку, исключая необходимость в дополнительных операциях.

584 →
585 →

Сверление и нарезание резьбы на станках с ЧПУ

586 →
587 →

Сверление алюминия осуществляется чисто стандартными сверлами из быстрорежущей стали или твердосплавными. Сквозные отверстия, глухие отверстия, зенковка, разметка и нарезание резьбы — простые операции. Резьбонарезные метчики (накатные метчики) особенно хорошо подходят для работы с алюминием, обеспечивая более прочную резьбу, чем нарезные метчики, и при этом не образуя стружки.

588 →
589 →

Многоосевая обработка (4-осевая и 5-осевая)

590 →
591 →

Обработка сложных алюминиевых деталей с многогранными элементами, тонкими стенками или рельефными поверхностями выигрывает от 5-осевой обработки. Дополнительные оси вращения позволяют режущему инструменту приближаться к заготовке практически под любым углом, сокращая количество переналадок (и, следовательно, вероятность ошибок, связанных с настройкой).

592 →
593 →

Для изготовления аэрокосмических компонентов, корпусов медицинских устройств и автомобильных коллекторов часто требуется 5-осевая обработка. Почасовая ставка выше, но общая стоимость часто снижается, поскольку меньшее количество переналадок означает меньшее количество операций по обработке, меньшее количество приспособлений и более жесткие допуски.

594 →
595 →

Проволока EDM

596 →
597 →

Хотя электроэрозионная обработка проволокой не является строго фрезерованием на станках с ЧПУ, она иногда используется для обработки алюминиевых деталей, требующих чрезвычайно жестких допусков или сложных внутренних профилей, недоступных для вращающихся инструментов. Этот метод медленнее и дороже, чем традиционная обработка на станках, но незаменим для обработки определенных геометрических форм.

598 →
599 →

Достижимые допуски для алюминиевых деталей, изготовленных на станках с ЧПУ.

600 →
601 →

Стабильность размеров алюминия и низкие силы резания позволяют цехам с ЧПУ стабильно поддерживать жесткие допуски. Вот чего следует ожидать:

602 →
603 →

604→ 605→ 606→

607 →

608 →

609 →

610 →

611 →

612→ 613→

614 →

615 →

616 →

617 →

618 →

619 →

620 →

621 →

622 →

623 →

624 →

625 →

626 →

627 →

628 →

629 →

630 →

631 →

632 →

633 →

Класс допуска	Размерный диапазон	Типичное применение
Стандарт	+/-0.005 дюйма (+/-0.127 мм)	Основные конструктивные элементы, корпуса, кронштейны.
Точность	+/-0.001 дюйма (+/-0.025 мм)	Сопрягаемые поверхности, отверстия для подшипников, элементы соосности
Высокая точность	+/-0.0005 дюйма (+/-0.013 мм)	Оптические крепления, аэрокосмическая арматура, корпуса приборов
Ультраточность	+/-0.0001 дюйма (+/-0.003 мм)	Для специализированных применений требуется среда с регулируемой температурой.

634 →
635 →

Совет по дизайну: Указывайте только те допуски, которые действительно необходимы для каждой детали. Указание +/-0.001 дюйма по всей детали, когда это требуется только для двух сопрягаемых элементов, увеличивает стоимость без какой-либо функциональной выгоды. Используйте стандартные допуски для некритичных размеров и жесткие допуски только там, где они действительно необходимы.

636 →
637 →

Факторы, влияющие на точность размеров

638 →
639 →

640 →
• Тепловое расширение: Коэффициент теплового расширения алюминия (23.6 мкм/м·°C) примерно вдвое выше, чем у стали. Для точной обработки в цехах используются температурно-контролируемые условия, и заготовки доводятся до комнатной температуры перед окончательной резкой.

641 →

• Толщина стенки: Тонкие стенки (менее 1 мм) могут деформироваться под действием сил резания, вызывая изменение размеров. Минимальная рекомендуемая толщина стенки для стандартных алюминиевых деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, составляет 0.8 мм (0.031 дюйма), хотя при правильном закреплении заготовки и стратегии обработки можно достичь толщины 0.5 мм.

642 →

• Внутреннее напряжение: В прокатанном и экструдированном алюминиевом прокате сохраняются остаточные напряжения. Удаление большого количества материала с одной стороны толстой пластины может привести к деформации. Термическая обработка для снятия напряжений (T651 для сплава 6061, T7351 для сплава 7075) снижает этот риск.

643 →

644 →
645 →

Обработка поверхности алюминиевых деталей, изготовленных на станках с ЧПУ.

646 →
647 →

Обработка поверхности алюминиевых деталей выполняет две функции: защиту (коррозионная стойкость, износостойкость) и улучшение внешнего вида (цвет, текстура). Выбор типа отделки зависит от условий эксплуатации, требований к внешнему виду и бюджета.

648 →
649 →

После обработки

650 →
651 →

Самый простой вариант. Следы от инструмента видны, но поверхности гладкие и имеют точные размеры. Типичная шероховатость поверхности составляет 32-63 Ra микроюймов (0.8-1.6 Ra мкм). Подходит для внутренних компонентов, прототипов и деталей, которые впоследствии будут подвергнуты вторичной обработке.

652 →
653 →

Дробеструйная обработка

654 →
655 →

Для создания равномерной матовой текстуры, скрывающей следы от инструмента, на поверхность детали воздействуют стеклянные шарики или оксид алюминия. Это чисто косметическая обработка, которая не оказывает существенного влияния на коррозионную стойкость. Пескоструйная обработка часто используется в качестве предварительной обработки перед анодированием для получения равномерного матового блеска.

656 →
657 →

Анодирование типа II (анодирование серной кислотой)

658 →
659 →

Наиболее распространенный способ обработки поверхности алюминиевых деталей, изготовленных на станках с ЧПУ. Электрохимический процесс, в результате которого на поверхность наносится твердый слой оксида алюминия (обычно толщиной 0.0002-0.001 дюйма). Этот оксидный слой является неотъемлемой частью основного металла, а не покрытием, которое может отслаиваться.

660 →
661 →

Бенефиты:

662 →

663 →
• Значительно улучшена коррозионная стойкость.

664 →

• Умеренное повышение твердости поверхности (до 70 единиц по шкале Роквелла С на оксидном слое).

665 →

• Можно окрашивать в самые разные цвета (черный, синий, красный, золотой, зеленый и другие).

666 →

• Размеры предсказуемы: слой прорастает примерно на 50% вглубь и на 50% выше исходной поверхности.

667 →

• Электроизоляционный

668 →

669 →
670 →

Примечание: Анодирование увеличивает толщину. Для деталей с жесткими допусками на сопрягаемых поверхностях следует использовать защитную пленку для этих поверхностей или учесть при проектировании наплавку в 0.0001-0.0005 дюйма с каждой стороны.

671 →
672 →

Твердое анодирование типа III (твердое покрытие)

673 →
674 →

Более толстый и плотный слой серной кислоты для анодирования (обычно 0.001-0.003 дюйма). Твердое анодирование обеспечивает превосходную износостойкость и используется для деталей, подверженных скользящему контакту, истиранию или многократному воздействию. Компромисс заключается в более ограниченной цветовой гамме (обычно от темно-серого до черного) и более высокой стоимости по сравнению с анодированием типа II.

675 →
676 →

Хроматное конверсионное покрытие (Alodine / Chem Film)

677 →
678 →

Химическая обработка, создающая тонкий, электропроводящий, коррозионностойкий слой. В зависимости от спецификации (MIL-DTL-5541 Тип I или Тип II) он выглядит золотистым или прозрачным. Хроматное преобразование обычно применяется для деталей аэрокосмической отрасли, которым необходима защита от коррозии при сохранении электропроводности — чего не может обеспечить анодирование.

679 →
680 →

Она также служит отличной грунтовкой для лучшего сцепления краски.

681 →
682 →

Порошковое покрытие

683 →
684 →

Электростатически нанесенный сухой порошок отверждается в печи, образуя прочное, однородное покрытие. Порошковое покрытие обеспечивает самый широкий спектр цветов и текстур, превосходную ударопрочность и хорошую защиту от коррозии. Толщина покрытия обычно составляет 0.002–0.006 дюйма, что необходимо учитывать при планировании размеров сопрягаемых элементов.

685 →
686 →

Порошковое покрытие толще и менее точно по размерам, чем анодирование, поэтому оно лучше подходит для декоративных наружных поверхностей, а не для высокоточных сопрягаемых поверхностей.

687 →
688 →

Никелирование

689 →
690 →

Наносит равномерный никель-фосфорный слой на поверхность алюминия, обеспечивая превосходную коррозионную стойкость, износостойкость и паяемость. Предназначен для деталей, требующих проводящей, износостойкой поверхности в агрессивных средах — часто в электронике и оборонной промышленности.

691 →
692 →

Чистка и полировка

693 →
694 →

Механическая обработка поверхности, создающая либо направленную сатинированную поверхность (шлифовка), либо зеркальную поверхность с отражающим эффектом (полировка). Используется преимущественно для декоративных деталей и деталей, предназначенных для конечного потребителя. Часто сочетается с прозрачным анодированием для сохранения внешнего вида в течение длительного времени.

695 →
696 →

Таблица выбора отделки поверхности

697 →
698 →

699→ 700→ 701→

702 →

703 →

704 →

705 →

706 →

707 →

708 →

709 →

710→ 711→

712 →

713 →

714 →

715 →

716 →

717 →

718 →

719 →

720 →

721 →

722 →

723 →

724 →

725 →

726 →

727 →

728 →

729 →

730 →

731 →

732 →

733 →

734 →

735 →

736 →

737 →

738 →

739 →

740 →

741 →

742 →

743 →

744 →

745 →

746 →

747 →

748 →

749 →

750 →

751 →

752 →

753 →

754 →

755 →

756 →

757 →

758 →

759 →

760 →

761 →

762 →

763 →

764 →

765 →

766 →

767 →

Завершить	Защита от коррозии	Износостойкость	Варианты цвета	Проводимость	Относительная стоимость
После обработки	Низкий	Низкий	Нет (чистый алюминий)	Длинный	$
Взрыв бисера	Низкий	Низкий	Нет (матовая текстура)	Длинный	$
Анодирование типа II	Хорошо	Средняя	Широкий диапазон	Нет (изоляционных материалов)	$$
Твердое анодирование типа III	Прекрасно	Прекрасно	Ограниченный (темный)	Нет (изоляционных материалов)	$ $ $
Преобразование хромата	Хорошо	Низкий	Золотистый или прозрачный	Длинный	$
Порошковое покрытие	Хорошо	Хорошо	Неограниченные	Нет (изоляционных материалов)	$$
Химическое никелирование	Прекрасно	Хорошо	Серебристый металлик	Хорошо	$ $ $

768 →
769 →

Алюминиевые детали, изготовленные на станках с ЧПУ, по отраслям промышленности.

770 →
771 →

Детали из алюминия, изготовленные на станках с ЧПУ, используются практически во всех отраслях промышленности. Вот как их применяют основные отрасли.

772 →
773 →

Аэрокосмическая и оборонная

774 →
775 →

Алюминий является основным конструкционным материалом в аэрокосмической отрасли с 1930-х годов. К алюминиевым деталям, изготовленным на станках с ЧПУ в этом секторе, относятся конструкционные кронштейны, перегородки, секции ребер, монтажные пластины, корпуса авионики и корпуса спутников. В основном используются сплавы 7075, 2024 и 6061 с жесткими допусками (обычно +/-0.0005 дюйма) и обязательной обработкой поверхности (анодирование, хроматное конверсионное покрытие или грунтовочные системы).

776 →
777 →

В оборонной сфере к требованиям MIL-SPEC предъявляются требования по отслеживаемости материалов, проверке первого образца и зачастую соответствие правилам ITAR.

778 →
779 →

Автомобильная промышленность и автоспорт

780 →
781 →

В автомобильной промышленности детали из алюминия, изготовленные на станках с ЧПУ, используются для компонентов подвески, впускных коллекторов, корпусов трансмиссий, тормозных суппортов, кронштейнов двигателя и корпусов батарей электромобилей. Основной движущей силой является снижение веса: каждый килограмм, сброшенный с автомобиля, повышает его эффективность или производительность.

782 →
783 →

В автоспорте это используется еще более эффективно: рычаги подвески из сплава 7075, компоненты рулевого управления из цельного металла и специальные гоночные кронштейны, где оптимизация соотношения прочности и веса является конкурентным преимуществом.

784 →
785 →

Электроника и телекоммуникации

786 →
787 →

Благодаря высокой теплопроводности алюминий является предпочтительным материалом для радиаторов, корпусов устройств, шасси и экранирующих кожухов от электромагнитных помех. Компании, производящие бытовую электронику, используют алюминий, обработанный на станках с ЧПУ, для корпусов ноутбуков, рамок телефонов и аудиооборудования, где важны как теплоотвод, так и превосходный внешний вид.

788 →
789 →

В инфраструктуре 5G, серверных стойках и оборудовании центров обработки данных широко используются детали из алюминия, изготовленные на станках с ЧПУ, для обеспечения теплоотвода и структурного монтажа.

790 →
791 →

Медицинские приборы

792 →
793 →

Корпуса хирургических инструментов, рамы диагностического оборудования, корпуса для мониторинга состояния пациента и компоненты роботизированной хирургии часто изготавливаются из алюминия, обработанного на станках с ЧПУ. Распространенным является алюминий марки 6061 с анодированием типа II или III. Медицинский сектор требует отслеживаемости, документации и зачастую производства, сертифицированного по стандарту ISO 13485.

794 →
795 →

Робототехника и Автоматизация

796 →
797 →

Звенья роботизированной руки, корпуса приводов, пластины концевых захватов, крепления датчиков и несущие рамы преимущественно изготавливаются из алюминия с помощью станков с ЧПУ. Сочетание малого веса (для более быстрого перемещения робота и снижения требований к двигателям) и достаточной прочности делает алюминий практичным вариантом для роботизированных конструкций.

798 →
799 →

Потребительские товары

800 →
801 →

От корпусов фотоаппаратов и футляров для часов до корпусов высококачественной кухонной техники и рукояток инструментов премиум-класса, алюминий, обработанный на станках с ЧПУ, обеспечивает сочетание прочности, легкости и визуального качества, которое востребовано потребительскими брендами. Анодированный алюминий стал визуальным символом качества в потребительской электронике и товарах для дома.

802 →
803 →

Рекомендации по проектированию алюминиевых деталей, изготовленных на станках с ЧПУ.

804 →
805 →

Правильные проектные решения позволяют снизить затраты и повысить качество. Вот наиболее важные рекомендации для работы с алюминием.

806 →
807 →

Толщина стенки

808 →
809 →

Минимальная рекомендуемая толщина стенки: 0.8 мм (0.031 дюйма) для стандартных деталей. Возможно изготовление деталей с более тонкими стенками до 0.5 мм, но это потребует снижения скорости подачи, использования специальных зажимных приспособлений и тщательного программирования во избежание вибрации и деформации. Более тонкие стенки также усложняют процесс анодирования из-за повышенного риска деформации в анодной ванне.

810 →
811 →

Внутренние углы

812 →
813 →

При фрезеровании на станках с ЧПУ радиус внутренних углов равен радиусу режущего инструмента. Задание острого внутреннего угла в 90 градусов вынуждает цех использовать инструмент меньшего диаметра при чистовой обработке, что влечет за собой дополнительные затраты времени и денег. Проектируйте внутренние радиусы не менее 1/3 глубины паза — чем больше радиус, тем лучше.

814 →
815 →

Глубина скважин

816 →
817 →

Стандартные спиральные сверла позволяют надежно сверлить отверстия глубиной до 6 диаметров. Для более глубоких отверстий требуется сверление с прерывистым сверлением или сверление с помощью пушечного сверла, что увеличивает время и стоимость. Если вам нужны глубокие отверстия, укажите максимально возможный диаметр.

818 →
819 →

Глубина резьбы

820 →
821 →

Алюминиевая резьба слабее стальной. Для обеспечения достаточной прочности на вырыв используйте минимальную длину зацепления, равную 2 диаметрам крепежного элемента. Для резьбы, которая будет многократно собираться и разбираться, рекомендуется использовать резьбовые вставки типа Helicoil или шпоночные вставки.

822 →
823 →

Подрезы и внутренние элементы

824 →
825 →

Для каждой подрезки требуется специальный инструмент, дополнительное программирование или отдельная настройка. Если функцию можно выполнить без подрезки (например, через паз, доступный сверху), следует перепроектировать конструкцию, чтобы исключить её. Если подрезки неизбежны, следует использовать стандартные размеры, соответствующие стандартным инструментам.

826 →
827 →

Плоскостность и деформация

828 →
829 →

Большие, плоские, тонкие алюминиевые пластины склонны к деформации из-за остаточных напряжений, снимаемых в процессе обработки. Если ваша конструкция требует большой плоской пластины с идеально ровной поверхностью (менее 0.005 дюйма на 12 дюймов), укажите заготовку, прошедшую термообработку (термическая обработка T651 для сплава 6061), включите этапы снятия напряжений в последовательность обработки и рассмотрите возможность обработки с обеих сторон для балансировки удаления материала.

830 →
831 →

От прототипирования до серийного производства: масштабирование алюминиевых деталей, изготовленных на станках с ЧПУ.

832 →
833 →

Одно из преимуществ алюминия при обработке на станках с ЧПУ заключается в том, что тот же процесс и оснастка, которые используются для прототипов, могут быть напрямую масштабированы до серийного производства. В отличие от литья под давлением или литья в формы, обработка на станках с ЧПУ не требует первоначальных инвестиций в оснастку. Это делает путь от прототипа к серийному производству простым:

834 →
835 →

836 →
1. Прототип (1-10 деталей): Изготовление деталей непосредственно по CAD-файлам. Итеративный подход к проектированию на основе испытаний на соответствие размерам и функциональность. Стоимость одной детали здесь самая высокая, но стоимость оснастки равна нулю.

837 →

2. Небольшой объем производства (10-500 деталей): Оптимизируйте оснастку для окончательной конструкции. Пакетная обработка сокращает время на переналадку каждой детали. Стоимость одной детали значительно снижается.

838 →

3. Средний объем производства (500-5,000 деталей): Специализированные приспособления, оптимизированные стратегии траектории движения инструмента и многокомпонентные конфигурации позволяют приблизить себестоимость одной детали к минимуму при использовании станков с ЧПУ. При больших объемах производства следует рассмотреть возможность более экономичного использования литья под давлением или экструзии с последующей дополнительной механической обработкой.

839 →

4. Большой объём производства (более 5,000 деталей): Станки с ЧПУ остаются жизнеспособным вариантом, особенно при использовании многошпиндельных станков и автоматизированной загрузки. Для очень больших объемов производства (50 000+) следует рассмотреть литье под давлением или литье по выплавляемым моделям с последующей обработкой критически важных элементов на станках с ЧПУ.

840 →

841 →
842 →

Часто задаваемые вопросы

843 →
844 →

Какой алюминиевый сплав лучше всего подходит для деталей, изготовленных на станках с ЧПУ?

845 →

Сплав 6061-T6 — лучший выбор для общего применения. Он легко поддается обработке, стоит дешевле высокопрочных аналогов, обладает хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью. Выбирайте 7075-T6, когда требуется максимальная прочность, и 5052-H32, когда первостепенное значение имеет коррозионная стойкость. См. наши 6061 и 7075 и 5052 сравнение для подробного разбора.

846 →
847 →

Насколько жесткие допуски может обеспечить станок с ЧПУ при обработке алюминиевых деталей?

848 →

Стандартная обработка на станках с ЧПУ обеспечивает точность +/-0.005 дюйма. При высокоточной обработке обычно достигается точность +/-0.001 дюйма. В высокоточных приложениях точность может достигать +/-0.0005 дюйма, а при специализированных настройках для критически важных элементов — +/-0.0001 дюйма. Более жесткие допуски увеличивают стоимость, поэтому их следует указывать только там, где это функционально необходимо.

849 →
850 →

Необходимо ли анодирование алюминиевых деталей, изготовленных на станках с ЧПУ?

851 →

Не всегда. Необработанный алюминий хорошо работает в сухих помещениях. При воздействии внешних факторов, износе при транспортировке, эстетических требованиях или в агрессивных средах анодирование значительно продлевает срок службы деталей и улучшает их внешний вид. Анодирование типа II подходит для большинства применений; твердое анодирование типа III повышает износостойкость деталей, подвергающихся интенсивной эксплуатации.

852 →
853 →

Сколько стоят алюминиевые детали, изготовленные на станках с ЧПУ?

854 →

Стоимость зависит от сложности детали, допусков, качества поверхности, количества и сплава. Простые кронштейны из сплава 6061 могут стоить от 15 до 50 долларов за штуку при заказе 100 штук. Сложные детали для 5-осевой аэрокосмической промышленности из сплава 7075 с твердым анодированием могут стоить от 200 до 1,000 долларов и более за деталь. Лучший способ получить точную цену — отправить свой CAD-файл для расчета стоимости.

855 →
856 →

Могут ли детали из алюминия, изготовленные на станках с ЧПУ, заменить стальные детали?

857 →

Во многих областях применения — да. Там, где стальная деталь работает в пределах своего предела текучести, алюминиевая версия с немного увеличенным поперечным сечением может сравниться со стальной деталью по жесткости и прочности при значительно меньшем весе. Однако там, где твердость, износостойкость или рабочая температура превышают пределы возможностей алюминия, сталь остается необходимой.

858 →
859 →

Какую отделку поверхности мне следует выбрать?

860 →

Для прототипов и внутренних компонентов: после механической обработки. Для декоративных деталей: пескоструйная обработка + анодирование типа II. Для деталей, работающих в агрессивных средах: анодирование типа II или III. Для деталей, требующих электропроводности с защитой от коррозии: хроматное конверсионное покрытие. Для потребительских товаров, требующих окрашивания: порошковая окраска или анодирование с окрашиванием.

861 →
862 →

Закажите изготовление алюминиевых деталей на заказ с помощью станков с ЧПУ.

863 →
864 →

Компания HPL Machining производит алюминиевые детали на станках с ЧПУ, начиная от единичных прототипов и заканчивая тысячами экземпляров, с допусками +/-0.001 дюйма, сроками выполнения заказов от 7 дней и полным спектром вариантов отделки, включая анодирование, порошковую окраску, дробеструйную обработку и гальваническое покрытие.

865 →
866 →

Мы работаем с алюминиевыми сплавами 6061, 7075, 5052, 2024 и другими, используя 3-осевую, 4-осевую и другие технологии. 5-осевое фрезерование с ЧПУ плюс токарная обработка на станках с ЧПУ. Перед началом резки наша команда проверяет каждый проект на технологичность изготовления.

867 →
868 →

Ознакомьтесь с нашими возможностями обработки металла на станках с ЧПУ. или загрузите свой CAD-файл для получения бесплатной сметы.