Στη μεταλλουργία, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, την κατασκευή αυτοκινήτων, τα ηλεκτρονικά και άλλους τομείς λόγω των ελαφρών και εύκολων στην κατεργασία ιδιοτήτων του. Ωστόσο, η φύση του αλουμινίου που είναι «εύκολο στην κατεργασία» συχνά αφήνει μηχανικούς και χειριστές μπερδεμένους: με αμέτρητα εργαλεία φρεζαρίσματος διαθέσιμα στην αγορά, πώς μπορούν να επιλέξουν το σωστό για να εξασφαλίσουν την ποιότητα της μηχανικής κατεργασίας, να βελτιώσουν την απόδοση και να αποφύγουν την περιττή φθορά των εργαλείων και τη σπατάλη υλικών;

Η SPEED TIGER έχει κυκλοφορήσει έναν λεπτομερή οδηγό για την επιλογή εργαλείων φρεζαρίσματος για την κατεργασία αλουμινίου, με στόχο να βοηθήσει τους κατασκευαστές και τους μηχανικούς να κατανοήσουν καλύτερα τα χαρακτηριστικά του αλουμινίου και να επιλέξουν τα καταλληλότερα εργαλεία για διαφορετικές ανάγκες μηχανικής κατεργασίας, βελτιστοποιώντας έτσι τις διαδικασίες και μειώνοντας το κόστος παραγωγής.

Το αλουμίνιο είναι ένα από τα πιο άφθονα μέταλλα στη Γη και το ελαφρύ και ελατό του το καθιστούν ιδανικό για πολυάριθμες βιομηχανικές εφαρμογές. Το αλουμίνιο είναι εύκολο στο φρεζάρισμα, καθιστώντας το ιδιαίτερα προτιμώμενο από τους κατασκευαστές. Το βιομηχανικό αλουμίνιο χωρίζεται κυρίως σε χυτό αλουμίνιο και σφυρήλατο αλουμίνιο. Το χυτό αλουμίνιο έχει υψηλότερη ευελιξία και χαμηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό, με χαμηλότερο κόστος παραγωγής και υψηλότερη περιεκτικότητα σε άλλα στοιχεία όπως το μαγνήσιο και το πυρίτιο. Το σφυρήλατο αλουμίνιο, από την άλλη πλευρά, είναι ένα καθαρότερο μέταλλο με χαμηλότερη αντοχή στη φθορά, υψηλή αντοχή στη θερμότητα και ανώτερη απόδοση κοπής σε σύγκριση με το χυτό αλουμίνιο.

Η κύρια πρόκληση στη μηχανική κατεργασία αλουμινίου έγκειται στην απαγωγή θερμότητας. Το αλουμίνιο έχει πολύ χαμηλότερο σημείο τήξης από το χάλυβα, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε τήξη που προκαλείται από τριβή μεταξύ του εργαλείου και του υλικού, καταστρέφοντας τόσο το τεμάχιο εργασίας όσο και τον εξοπλισμό. Επομένως, η επιλογή εργαλείων φρεζαρίσματος με τη σωστή γεωμετρία, επίστρωση, αυλακώσεις και γωνίες είναι ζωτικής σημασίας.

Ένα εργαλείο φρεζαρίσματος αποτελείται συνήθως από ένα στέλεχος, λαιμό, αυλακώσεις και κοπτικές ακμές. Οι αυλακώσεις είναι το τμήμα που περιέχει τις κοπτικές ακμές, που εκτείνονται από την άκρη του εργαλείου έως το στέλεχος. Το στέλεχος είναι το μη κοπτικό κυλινδρικό μεταλλικό τμήμα από το οποίο μηχανουργούνται οι αυλακώσεις.

Η γεωμετρία ενός εργαλείου φρεζαρίσματος αναφέρεται συνήθως στο βασικό του σχήμα και σχεδιασμό. Η επιλογή του σχήματος εξαρτάται περισσότερο από τη λειτουργία μηχανικής κατεργασίας παρά από το ίδιο το υλικό. Για παράδειγμα:

• Φρέζες Επίπεδης Άκρης (Φρέζες Τετράγωνης Άκρης): Κατάλληλες για φρεζάρισμα βύθισης, διαμόρφωση περιγράμματος, δημιουργία αυλακώσεων και πλευρικό φρεζάρισμα.
• Φρέζες με Μακρύ Λαιμό: Μειώνουν την παρεμβολή μεταξύ του τεμαχίου εργασίας και του εργαλείου, που χρησιμοποιούνται συχνά για τη μηχανική κατεργασία κοιλοτήτων.
• Φρέζες με Μύτη Μπάλας: Ιδανικές για τη δημιουργία στρογγυλεμένων περιγραμμάτων και κοιλοτήτων με επίπεδο πυθμένα.
• Φρέζες με Ακτίνα Γωνίας: Χρησιμοποιούνται συνήθως για φρεζάρισμα καλουπιών, καθώς ελαχιστοποιούν την ανάγκη για συχνές αλλαγές εργαλείων κατά τη μηχανική κατεργασία τσεπών με επίπεδο πυθμένα και στρογγυλεμένων προφίλ.
• Φρέζες Κωνικές: Χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αυλακώσεων, οπών και γωνιακού πλευρικού φρεζαρίσματος.

Πέρα από τα βασικά σχήματα, υπάρχουν διάφορες επιλογές εργαλείων διαθέσιμες για φρεζάρισμα. Για παράδειγμα, τα εργαλεία θραύσης γρεζιών βελτιώνουν την απομάκρυνση των γρεζιών. Οι τυπικές φρέζες δύο και τριών αυλακώσεων έχουν οδοντωτές άκρες σχεδιασμένες να συλλέγουν γρέζια από την επιφάνεια κοπής, επιτρέποντας υψηλότερες ταχύτητες για καλύτερη απόδοση τροφοδοσίας. Η γεωμετρία θραύσης γρεζιών μετατόπισης μειώνει το μέγεθος των γρεζιών, ενισχύοντας την απομάκρυνση των γρεζιών διατηρώντας παράλληλα μια ημικατεργασμένη επιφάνεια.

Επιπλέον, οι φρέζες υψηλής ισορροπίας έχουν σχεδιαστεί για την επίτευξη υψηλότερων ρυθμών τροφοδοσίας και στροφών ανά λεπτό. Αυτά τα εργαλεία διαθέτουν ριζικά αλλαγμένα σχήματα κεφαλής, επιτρέποντας ταχύτητες κοπής έως και 33.000 στροφές ανά λεπτό. Για τη διαχείριση της θερμότητας, πολλές φρέζες υψηλής ισορροπίας ενσωματώνουν συστήματα ψύξης για τη μείωση των θερμοκρασιών των λεπίδων. Ορισμένες είναι επίσης εξοπλισμένες με θραύστες γρεζιών για εφαρμογές φρεζαρίσματος υψηλής απόδοσης.

Οι επιστρώσεις είναι επιφανειακές επεξεργασίες που εφαρμόζονται στις κεφαλές των εργαλείων φρεζαρίσματος για την ενίσχυση της σκληρότητας, τη μείωση της φθοράς, την παράταση της διάρκειας ζωής του εργαλείου και τη δημιουργία ενός θερμικού φραγμού μεταξύ του εργαλείου και του τεμαχίου εργασίας. Ορισμένες επιστρώσεις βελτιώνουν επίσης την απομάκρυνση των γρεζιών, ελαχιστοποιώντας περαιτέρω τη ζημιά από τριβή. Ωστόσο, λίγα υλικά επίστρωσης είναι κατάλληλα για αλουμίνιο.

Δεδομένου ότι το αλουμίνιο είναι ένα μαλακό μέταλλο, οι επιστρώσεις εργαλείων δεν χρειάζεται να παρέχουν σημαντική πρόσθετη σκληρότητα. Τα μη επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να τρυπήσουν το αλουμίνιο αποτελεσματικά. Ωστόσο, λόγω του χαμηλού σημείου τήξης του αλουμινίου, οι επιστρώσεις μπορεί μερικές φορές να είναι απαραίτητες για τη μείωση της υπερβολικής θερμότητας.

• Επίστρωση Τετραεδρικού Άμορφου Άνθρακα (TB): Διαθέτει υψηλό συντελεστή λίπανσης, επιτρέποντας στα γρέζια να απομακρύνονται από το υλικό και μειώνοντας την ανάγκη για ψυκτικό. Η σκληρότητα του που μοιάζει με διαμάντι παρατείνει επίσης τη διάρκεια ζωής του εργαλείου.
• Νιτρίδιο Χρωμίου Αλουμινίου + Νιτρίδιο Πυριτίου (nACRo): Κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής θερμότητας. Το nACRo προστατεύει την κεφαλή του εργαλείου από τη φθορά και μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες έως και 1100°C πριν διασπαστεί.

Γενικά, το νιτρίδιο ζιρκονίου (ZrN) χρησιμοποιείται για λειαντικά κράματα αλουμινίου. Οι άμορφες επιστρώσεις διαμαντιών βελτιώνουν τη λίπανση και την αντοχή στη φθορά, αποτρέποντας τη στρογγυλοποίηση των άκρων και προσφέροντας ανώτερη απόδοση σε μη σιδηρούχες εφαρμογές.

Κατά την επιλογή ενός εργαλείου φρεζαρίσματος για αλουμίνιο, ο αριθμός των αυλακώσεων είναι ίσως η πιο κρίσιμη εξέταση. Οι αυλακώσεις αφαιρούν γρέζια αλουμινίου από το τεμάχιο εργασίας, αποτρέποντας το φράξιμο.

Οι αυλακώσεις αναφέρονται στον αριθμό των κοπτικών ακμών που κατεβαίνουν σπειροειδώς κατά μήκος του σώματος του εργαλείου από την άκρη του. Για παράδειγμα, μια φρέζα μονής αυλάκωσης έχει μία κοπτική ακμή, ενώ μια φρέζα διπλής αυλάκωσης έχει δύο και ούτω καθεξής.

Ο αριθμός των αυλακώσεων καθορίζει την ακαμψία ενός εργαλείου, την ικανότητα απομάκρυνσης γρεζιών, τον χρόνο φθοράς, την κάθετη ακρίβεια και την απόδοση σε μαλακά και σκληρά υλικά. Γενικά, περισσότερες αυλακώσεις αυξάνουν την ακαμψία αλλά μειώνουν την απομάκρυνση γρεζιών. Σε σύγκριση με μια φρέζα έξι αυλακώσεων, ένα εργαλείο μονής αυλάκωσης έχει χειρότερο χρόνο φθοράς, κάθετη ακρίβεια και τραχύτητα επιφάνειας. Ωστόσο, συχνά αποδίδουν καλύτερα σε μαλακότερα υλικά όπως το αλουμίνιο.

Οι φρέζες για αλουμίνιο έχουν συνήθως δύο ή τρεις αυλακώσεις. Λιγότερες αυλακώσεις οδηγούν σε υπερβολική φθορά, ενώ περισσότερες αυλακώσεις εμποδίζουν την απομάκρυνση γρεζιών κατά τη φρεζάρισμα υψηλής ταχύτητας. Ωστόσο, όπως συζητείται παρακάτω, υπάρχουν εξαιρέσεις.

Η επιλογή μεταξύ φρεζών δύο αυλακώσεων και τριών αυλακώσεων εξαρτάται από την εργασία. Οι φρέζες δύο αυλακώσεων είναι εδώ και καιρό το πρότυπο για το φρεζάρισμα αλουμινίου, ενώ τα εργαλεία τριών αυλακώσεων είναι καλύτερα για φινίρισμα. Τελικά, η απόφαση εξαρτάται από την προτίμηση και την εμπειρία. Η υψηλότερη ακαμψία βελτιώνει την αντοχή στη φθορά, ενώ λιγότερες αυλακώσεις ενισχύουν τους ρυθμούς απομάκρυνσης γρεζιών.

Η γωνία έλικας είναι η γωνία μεταξύ της κεντρικής γραμμής του εργαλείου και της εφαπτομένης της κοπτικής του ακμής. Τα εργαλεία με μικρότερες γωνίες έλικας έχουν κοπτικές ακμές που τυλίγονται πιο αργά από εκείνες με μεγαλύτερες γωνίες.

Η γωνία έλικας είναι ζωτικής σημασίας για τη μηχανική κατεργασία αλουμινίου. Για την κοπή αλουμινίου, οι μηχανικοί χρησιμοποιούν συνήθως γωνίες έλικας 45°, 50° και 55°. Αυτές οι γωνίες ελαχιστοποιούν το τρέμουλο και επιτυγχάνουν την καλύτερη ισορροπία μεταξύ ακαμψίας και απομάκρυνσης γρεζιών. Ορισμένοι επαγγελματίες επιλέγουν εργαλεία μεταβλητής γωνίας έλικας για πιο αξιόπιστη διάτρηση βαθιών οπών.

Μια ρηχή γωνία έλικας 15° παρέχει εξαιρετική απομάκρυνση γρεζιών και ροπή κοπής, αλλά ασθενή αξονική τάση. Μεγαλύτερες γωνίες άνω των 55° προσφέρουν ισχυρή αξονική τάση, αλλά συχνά ανεπαρκή ροπή κοπής για πολλές εφαρμογές αλουμινίου.

Για φινίρισμα, οι μηχανικοί επιλέγουν συνήθως εργαλεία 45°, καθώς οι ρηχότερες κοπτικές ακμές αφαιρούν επιθετικά το υλικό. Η απομάκρυνση γρεζιών παραμένει επαρκής, ενώ η αξονική τάση είναι υψηλότερη.

Η SPEED TIGER προσφέρει μια σειρά από φρέζες ειδικά σχεδιασμένες για αλουμίνιο. Για παράδειγμα, η Φρέζα AP Square End είναι ένα εξειδικευμένο εργαλείο κοπής αλουμινίου που κατασκευάζεται σε ένα εργοστάσιο πιστοποιημένο κατά ISO-9001. Ο σχεδιασμός της μονής αυλάκωσης εξασφαλίζει ανώτερη απομάκρυνση γρεζιών, ενώ το ενισχυμένο εξωτερικό προσθέτει αντοχή και ανθεκτικότητα για εφαρμογές υψηλής έντασης.

★ Βασικά Χαρακτηριστικά του Single-Flute AP:

1. Βελτιστοποιημένο για μηχανική κατεργασία υψηλής ταχύτητας και αφαίρεση υλικού χύδην.
2. Διαπρέπει στη μηχανική κατεργασία ξύλου, αλουμινίου, χαλκού, πλαστικών, ορείχαλκου, ανθρακούχου χάλυβα (~HB225), χάλυβα κράματος (HB225–325) και προ-σκληρυμένου χάλυβα (έως HRC45).
3. Η γεωμετρία και οι μεγάλες τσέπες γρεζιών επιτρέπουν την αποτελεσματική απομάκρυνση γρεζιών, επιτρέποντας υψηλότερους ρυθμούς τροφοδοσίας και μικρότερους χρόνους κύκλου.

Η SPEED TIGER προσφέρει επίσης τη Σειρά N για μη σιδηρούχες εφαρμογές όπως το αλουμίνιο. Το Τρυπάνι καρβιδίου AL βελτιώνει την ακρίβεια μειώνοντας τον χώρο μεταξύ της άκρης του τρυπανιού και της κοπτικής ακμής.

★ Ειδικός Σχεδιασμός του AL Drill:

1. Διπλό περιθώριο—το δεύτερο περιθώριο έχει επίσης μια κοπτική ακμή—εξασφαλίζοντας ομαλή διάτρηση επιφανειών και ευθείες κοπές υψηλής ακρίβειας.
2. Σχεδιασμός υψηλής ακαμψίας και εκτεταμένος χώρος απομάκρυνσης γρεζιών.
3. Βελτιωμένη τοποθέτηση κορυφής περιθωρίου για υψηλότερη ακρίβεια διάτρησης.

Η Τρυπάνι καρβιδίου ALC μοιράζεται την κοπτική ακμή διπλού περιθωρίου του AL για ευθείες κοπές υψηλής ακρίβειας και ομαλή διάτρηση επιφανειών. Επιπλέον, διαθέτει μια οπή ψυκτικού για τη μείωση των θερμοκρασιών σε εφαρμογές υψηλών στροφών. Η βελτιωμένη τοποθέτηση κορυφής περιθωρίου βελτιώνει την ακρίβεια των οπών σε τεμάχια εργασίας από κράμα αλουμινίου και χαλκού.

Τα τρυπάνια της σειράς N είναι κατάλληλα για διάφορα κράματα αλουμινίου, συμπεριλαμβανομένων των A7075, AlZnCu1.5, AC, ADC και A1070.

★ Ειδικός Σχεδιασμός του ALC Coolant-Through Drill:

1. Διπλό περιθώριο για ομαλή διάτρηση επιφανειών και ευθείες κοπές υψηλής ακρίβειας.
2. Σχεδιασμός υψηλής ακαμψίας και εκτεταμένος χώρος απομάκρυνσης γρεζιών.
3. Βελτιωμένη τοποθέτηση κορυφής περιθωρίου για υψηλότερη ακρίβεια διάτρησης.

Η AUE High-Feed U-Type φρέζα βελτιώνει σημαντικά τον ρυθμό αφαίρεσης υλικού (MRR) και το φινίρισμα επιφάνειας λόγω της αποτελεσματικής απομάκρυνσης γρεζιών σε υψηλές ταχύτητες. Τα στιβαρά δόντια και η γωνία διπλής ανακούφισης εξασφαλίζουν εξαιρετική παραγωγικότητα, με αύξηση 100% χάρη στην ενισχυμένη σκληρότητα των δοντιών.

★ Βασικά Χαρακτηριστικά της φρέζας καρβιδίου AUE:

1. Ταχύτερες ταχύτητες κοπής λόγω ανώτερου MRR, ειδικά στη δημιουργία αυλακώσεων.
2. Ο σχεδιασμός U-type υψηλής τροφοδοσίας το καθιστά ιδανικό για κράματα αλουμινίου και χαλκού.
3. Στιβαρά δόντια και γωνία διπλής ανακούφισης—η ενισχυμένη σκληρότητα των δοντιών ενισχύει την παραγωγικότητα.
4. Σχεδιασμός δοντιών βελτιστοποιημένος για κράματα—είτε για χονδροειδή είτε για φινίρισμα, το φινίρισμα επιφάνειας βελτιώνεται σημαντικά από την αποτελεσματική απομάκρυνση γρεζιών.