Технология обработки цветных металлов: чем она отличается от работы со сталью

Обработка цветных металлов отличается от работы с углеродистой или легированной сталью рядом особенностей, которые касаются как физических свойств материалов, так и требований к инструменту, режимам резания и подходам к самому процессу.

Разные металлы, такие как алюминий, медь, латунь или бронза, обладают своими характеристиками, определяющими поведение при обработке, что требует учета ряда нюансов для получения качественного результата.

Цветные металлы чаще характеризуются более высокой пластичностью и низкой твердостью по сравнению со сталью. Это влияет на выбор режущего инструмента: применяются инструменты с меньшими углами заточки, чтобы избежать залипания материала на кромке.

Для алюминия, например, угол заострения может быть в пределах 20–25 градусов, а для меди — около 15–20. Если обработка ведется без учета этих параметров, на инструменте могут образовываться наросты, что ведет к ухудшению точности обработки и снижению качества поверхности.

Для резания алюминия рекомендуется использовать твердые сплавы с напайками, покрытыми нитридом титана или алмазоподобными покрытиями, так как такие материалы минимизируют трение и увеличивают срок службы инструмента. Для меди, напротив, требуется повышенная прочность резца из-за ее высокой теплопроводности и склонности к разогреву в зоне резания.

Скорости обработки для алюминия обычно составляют 300–500 м/мин, в зависимости от точности, требуемой шероховатости и свойств сплава, тогда как для меди лучше ограничиваться скоростями около 150–250 м/мин.

Подача инструмента также зависит от материала. Для мягких металлов требуется высокая скорость подачи при минимальном усилии. Для алюминия подача может составлять 0,1–0,3 мм/об при фрезеровании и около 0,05–0,15 мм/об при точении.

Для латуни значения подач находятся на уровне 0,1–0,2 мм/об для точения, что позволяет избежать возникновения вибраций и обеспечить ровную поверхность.

Особенность цветных металлов заключается в их прилипанию к режущим кромкам инструмента. Это особенно актуально для меди и алюминия. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей обязательно для предотвращения перегрева и снижения трения.

Используют как водосмешиваемые жидкости, так и масляные эмульсии. При обработке бронзы, которая менее склонна к прилипанию, охлаждение может быть ограничено продувкой сжатым воздухом.

При сверлении цветных металлов важно учитывать параметры сверла. Для меди, например, выбирают инструмент с углом при вершине 118–120 градусов. Скорость резания для сверления алюминия составляет около 50–100 м/мин, для латуни — 30–60 м/мин. Глубина подачи при сверлении меди может быть около 0,05–0,1 мм/об.

При необходимости сверления глубоких отверстий важно использовать инструмент с усиленной режущей кромкой, чтобы исключить заклинивание материала внутри отверстия.

Фрезерование цветных металлов требует применения фрез с высокой твердостью и острыми режущими кромками. Для алюминия, например, хорошо подходят торцевые фрезы с отрицательными углами наклона зубьев, чтобы обеспечить гладкую обработанную поверхность.

Скорости вращения шпинделя для таких операций могут составлять от 800 до 1500 оборотов в минуту при использовании фрез диаметром 50 мм.

При токарной обработке бронзы или латуни резцы должны иметь малую ширину режущей части, чтобы снизить нагрузку на инструмент. Глубина резания для бронзы может варьироваться от 0,5 до 3 мм, в зависимости от требуемой точности. Для достижения качественного результата скорость обработки должна быть около 200–300 м/мин.

Применение резьбонарезных инструментов при обработке цветных металлов также имеет свои особенности. Для нарезания резьбы в алюминиевых деталях используются метчики из быстрорежущей стали с мелким шагом. Угол наклона канавки должен быть около 15–25 градусов, чтобы обеспечить легкое удаление стружки.

При работе с латунью применяют метчики с прямыми канавками и острым углом наклона режущей части. Для обеспечения высокого качества нарезания резьбы рекомендуется использовать специальные пасты для смазки, которые уменьшают силу трения и предотвращают задирание материала.

Пластичность и высокая теплопроводность меди делают ее одним из самых сложных мкталлов для обработки. Для устранения прилипания и улучшения стружкообразования требуется использование инструмента с высокой износостойкостью. Если медь обрабатывается резанием, скорость вращения инструмента должна составлять около 1200–1500 об/мин при глубине резания до 2 мм.

Применение дополнительных охлаждающих систем значительно повышает качество обработки, снижает вероятность перегрева и деформации детали.

Цветные металлы, такие как латунь, часто используются в декоративных элементах, что требует тщательной полировки после обработки. Полировка выполняется с применением паст на основе оксида алюминия или карбида кремния. Скорость вращения полировального круга может быть около 800–1200 об/мин, чтобы избежать перегрева и повреждения поверхности.

Шлифование алюминия проводится с использованием абразивов с крупностью зерна 120–240, чтобы достичь равномерной поверхности. Для меди подходят круги с зернистостью около 180–200, обеспечивая среднюю шероховатость поверхности без заусенцев. Скорость вращения шлифовального круга должна быть около 3000–4000 об/мин.

При выполнении любых операций важно учитывать, что стружка цветных металлов может накапливаться на рабочем месте и создавать трудности при удалении. Для этого используются системы вакуумной очистки, которые предотвращают скопление отходов на оборудовании и упрощают поддержание порядка.

Обработка цветных металлов требует внимания к выбору режимов, инструментов и охлаждающих систем. Соблюдение этих параметров гарантирует получение качественного результата и увеличивает срок службы оборудования.