精度を中心に要求される部品に対して、寸法安定性をどのように制御するかは、金属加工メーカーが関心を持っている問題である。 アルミニウム合金は、他の一般的な金属に比べてはるかに高い熱膨張係数を有する。 そのため、薄肉加工や鍛造などの各種加工作業において顕著な変形問題に直面している。 材料素材の内応力と切削力による変形のほか、切削作業中の放熱問題や加工中のクランプ力によっても変形が引き起こされる。 そのため、これらの変形を制御し、アルミニウム部品の寸法安定性を最適化することが重要である。 以下に、より良い寸法安定性を実現するためのいくつかの戦略を示します。
材料の内応力を除去する
アルミニウム素材には内部応力が含まれている可能性があり、これらの応力は機械加工中に変形を引き起こす可能性があります。 アニールまたは熱安定化などの応力除去プロセスによる材料の前処理は、残留応力を最小限に抑え、寸法安定性を高めるのに役立ちます。
アルミニウム部品の内部応力を除去する一般的な方法は、自然または人工的な老化と振動処理を使用することである。 自然時効とは、ワークを屋外などの自然条件下に放置し、ワークの内部応力を自然に解放させ、残留応力を除去または減少させることを意味する。 人工時効は人為的な方法であり、通常は焼入れ後のワークピース中の微小応力と機械加工残留応力を除去または低減し、変形や割れを防止するために加熱または冷凍処理である。
ワーククランプ方法の改良
ワークピースを強固に固定することは、加工中の振動や移動を防止するために重要である。 入念に設計されたクランプは、特に複雑な部品や薄肉部品に対して、安定性と正確性を高めるために十分なクランプ力と支持力を持っています。
薄肉NC加工されたブッシュ部品を3爪の自己中心チャックまたはばねチャックを用いて径方向にクランプすると、加工後に緩むと、ワークが変形することは間違いありません。 そのため、剛性の良い軸方向端面圧縮方法を使用しなければならない。 部品の穴の位置に応じて、ねじ付きマンドレルを作成して部品の穴を見つけます。 部品の内側の穴に挿入する必要があります。 端面とカバープレートを圧縮し、ナットを後方に締め付け、外輪加工時の緩み変形を防止し、加工精度を達成する。
剛性の悪い薄肉アルミニウム部品のミリングには、真空チャックを使用してワークをクランプし、均一に分布するクランプ力を得る、もう1つの方法は、ワークの内部に液体媒体を充填する方法を使用してワークの剛性を高め、クランプおよび切断中のワークの変形を低減することである。 例えば、3%〜6%の硝酸カリウムを含む溶融尿素をワークピースに注ぐことができる。 最終部品をアルコールまたは水で洗い流して、液体媒体が完全に流されないようにすることができます。
工具の切削性能を向上させる
ワークピース上の熱発生と機械的応力を最小限に抑えるために、適切な切削工具と加工パラメータを選択します。 適切なコーティングと幾何学的形状を持つ鋭利で高品質な切削工具を使用すると、工具の摩耗を低減し、寸法の不正確を防止することができます。
工具パラメータの適切な選択は、切削力と放熱の品質に直接影響します。 工具の材料、幾何学的パラメータ、工具構造は切削性能に重要な影響を与える。 工具を正しく選択することは、加工の寸法安定性を高めるために重要です。
アルミニウム合金を加工するための工具は適切に研磨しなければならない。 これにより、バックチルト角とロール角が大きくなります。 仕上げに使用するツールは、大きな前角を使用する必要があります。 さらに、より大きな前角は、工具の切削刃がより鋭利であることを意味するので、より柔らかいアルミニウム合金の加工にも有利である。 より小さな前角は、粗加工、深加工、および高送り率に有利である。 傾斜角は0度から40度まで様々であり、決して負の値ではない。
圧力除去角度の大きさは、圧力除去ツールの表面の摩耗と表面仕上げの品質に直接影響するため、常に大きくしておく必要があります。 ギャップ角は送り速度とカット深さに依存します。 粗加工と高送り率が必要な場合は、バックチルト角は小さくする必要があります。 しかし、精密CNCアルミニウム加工作業では、弾性変形を低減し、高い表面仕上げを得るために工具とワーク表面との間の摩擦を低減することを確保する必要がある。 そのためには、後方角の寸法はできるだけ大きくしなければならない。
また、隙間角はツールの正しい操作にも重要です。 隙間角が小さすぎると、工具の背面（側面）がワークに摩擦し、熱損失を引き起こすことがあります。 隙間角が大きすぎると、工具がワークピースを貫通しすぎて振動する原因になります。 そのため、最適なギャップ角度を選択する必要があります。 ほとんどの用途では、最適な角度は6～10度です。
最後に、スムーズなミリングを確保し、適用に必要なミリング力を減らすために、らせん角はできるだけ大きくしなければならない。
ツール構造の改善
フライス歯数を減らすことはアルミニウムの加工にとって非常に重要である。 これは、アルミニウムが高可塑性であるため、加工中に大きな変形が発生するためである。 アルミニウム屑は粘性があり、必要な公差を持つ精密部品の生産を妨げる可能性がある。 切削刃間の間隔を増やすことで、大きな切削屑を逃がすことができます。
切刃粗さは0.4µm以下に保持し、適切な研磨操作により機械加工しなければならない。 これにより、不要なバリがすべて除去され、最終的に放熱と切断の変形が減少します。
切断工具の交換または再構築は、標準に従って行う必要があります。 そのため、表面粗さ値が0.2 mmを超え、切削温度値が100℃を超える場合は、工具を交換または補充する必要があります。
適切な操作方法の使用
CAMソフトウェアを使用してツールパスを最適化し、特に加工負荷が大きいか複雑な形状の領域では、ツールのかみ合いを最小限に抑えます。 適応加工戦略は、切削力を均一に分配し、変形リスクを低減するのに役立つ。
ワークの前後に対称加工方式を採用し、集中加工が放熱に不利にならないようにする。
ワークピースのすべての空洞に対して層状多重加工方法を採用し、部品の力を均一に受けさせ、変形を減少させる。
熱が発生し、ワークの熱膨張を引き起こすため、切断速度と送り速度が速すぎないようにします。 加工パラメータを最適化して効率的な材料除去を実現すると同時に、特に寸法精度が重要な重要な重要な領域では、熱の発生を最小限に抑えます。
深穴部品を加工する際には、切削屑の除去不良、部品の過熱、工具の陥没と破断を避けるために、まずドリルしてからミリングする方法を採用します。
適切な冷却と潤滑は、加工中の放熱と摩擦の低減に役立ち、ワークピースの熱膨張と変形を最小限に抑えることができます。 安定した加工条件を維持するために十分な流量と濃度を有する冷却液システムの使用を検討する。
合理的に加工技術を手配し、デジタル制御高速切削技術は一般的に：粗加工-半仕上げ加工-角部整理-仕上げ加工などの技術である。 精度が要求される部品には、半仕上げ作業の回数を増やし、均一な加工マージンを保つ必要がある。
これらの戦略を実施することにより、メーカーは数値制御加工アルミニウム部品の寸法安定性を高め、より厳格な公差、より良い表面仕上げ、より高い製品品質を確保することができる。