一, Escolher os materiais certos e adaptar o processo: a chave para a durabilidade
1. A liga de alumínio é leve e não enferruja.
A baixa densidade e a condutividade térmica superior tornam a liga de alumínio a melhor escolha para tornar os carros mais leves. A liga de alumínio é ótima para usinagem CNC porque corta bem e pode ser usinada em altas velocidades (até 20.000 rpm). O tratamento de anodização também forma uma película densa de óxido que torna o material 3 a 5 vezes mais resistente à corrosão por névoa salina. O Tesla Model S, por exemplo, tem uma estrutura inteiramente feita de alumínio e usinada CNC. A carroceria dura cinco vezes mais do que as carrocerias de aço após 2.000 horas de testes de névoa salina.
2. Melhorar a resistência ao desgaste do aço-de alta resistência
Para itens de alta-carga, como eixos de transmissão e engrenagens, a usinagem CNC reduz a deformação térmica gerenciando parâmetros de corte, como velocidade de corte e taxa de avanço. Ele também integra operações de tratamento térmico, como cementação e têmpera, para atingir a dureza superficial de 58-62HRC. O disco dentário ativo é a parte principal de um redutor dentário ativo de uma determinada empresa. É fabricado com CNC e nitretação iônica de descarga luminosa, o que o torna 40% mais resistente ao desgaste e 60% menos propenso a falhas.
3. Moldagem de materiais compósitos com alta precisão
Os compósitos reforçados com fibra de carbono (CFRP) estão sendo cada vez mais utilizados na área de novos veículos energéticos. A usinagem CNC usa tecnologia de ligação de cinco{1}}eixos para moldar superfícies complicadas de uma só vez, o que evita que falhas de fixação ocorram várias vezes. Por exemplo, uma determinada bandeja de bateria de veículo elétrico é feita de CFRP e liga de alumínio. Após a usinagem CNC, é 25% mais resistente e 30% mais leve.
2, Tecnologia de ferramentas e parâmetros de corte: o principal que faz as coisas durarem
1. Materiais e revestimentos para ferramentas
Ferramentas de corte feitas de liga dura: Ao cortar ligas de alumínio, as ferramentas de corte de liga dura revestidas (como revestimento de TiAlN) duram três vezes mais e têm uma rugosidade superficial de Ra menor ou igual a 0,8 μm.
Ferramentas de corte de CBN feitas de nitreto cúbico de boro: As ferramentas de corte de CBN podem cortar aço rapidamente (até 4.000 mm/min) sem danificar a ferramenta e com menos substituições de ferramentas.
Ferramentas de corte feitas de diamante policristalino (PCD): Ao usinar cabeçotes de liga de alumínio, a força de corte das ferramentas PCD é cortada pela metade e a suavidade da superfície é aumentada em um nível. Isto impede o vazamento do cilindro.
2. Melhorando os parâmetros de corte
HSM, ou usinagem-de alta velocidade. Ao aumentar a velocidade do fuso (10.000–20.000 rpm) e a taxa de avanço (3.000–5.000 mm/min), a quantidade de calor que se acumula durante o corte é menor, e a chance de as peças ficarem deformadas pelo calor também diminui. Por exemplo, ao usinar um determinado bloco de cilindros de motor, a tecnologia HSM tornou as dimensões 85% mais precisas e reduziu a taxa de refugo de 12% para 0,8%.
O processo de fresamento direto: o fresamento direto pode diminuir o atrito entre a ferramenta e a peça de trabalho, melhorar a rugosidade da superfície em 30% e é melhor para trabalhar com peças-de liga de alumínio com paredes finas.
3. Projetando os parâmetros geométricos das ferramentas de corte
Ângulos na frente e atrás: Ao trabalhar com materiais poliméricos como ligas de alumínio, aumentar o ângulo frontal (15 graus -20 graus) pode diminuir as forças de corte. O ângulo traseiro (8 graus -12 graus) reduz o desgaste na superfície de corte traseira.
Raio da ponta: Uma ponta de raio minúsculo (R0,2-R0,5) é usada na usinagem de precisão para criar um efeito de espelho (Ra <0,4 μm) e tornar as peças mais resistentes ao desgaste.
3, Tecnologia para controle de qualidade e testes
1. Verificação final de durabilidade usando medição de máquina
As máquinas-ferramentas CNC podem medir as dimensões das peças em tempo real durante o processo de fresamento, usando sistemas de medição a laser ou máquinas de medição por coordenadas (CMM). Eles podem fazer isso com uma precisão de ± 0,005 mm. Após-inspeção na máquina, uma linha de usinagem de carcaça de caixa de engrenagens, por exemplo, aumentou a precisão do furo de fechadura em 90% e reduziu a taxa de falhas de montagem em 75%.
2. Simulação digital e localização de colisões
Ao usar software CAD/CAM para simular o caminho de usinagem, você poderá descobrir antecipadamente se as ferramentas de corte e os acessórios irão atrapalhar uns aos outros e melhorar os parâmetros de corte. A tecnologia de simulação reduziu o tempo necessário para usinar uma pá de turboalimentador em 40% e o número de defeitos superficiais de 5% para 0,2%.
3. Tecnologia para testes que não danifica as coisas
Teste ultrassônico: utilizado para encontrar falhas em peças de liga de alumínio, como fraturas e poros, com sensibilidade de até 0,1 mm.
Teste-de raios X: verificação das conexões soldadas de produtos de aço de alta-resistência para garantir que não haja falhas parciais de fusão.
4, Estudo de caso: Usando usinagem CNC para fazer as peças do carro durarem mais
Caso 1: Trabalhando em blocos de cilindros de motor de liga de alumínio
Uma empresa automotiva específica usa um centro de usinagem CNC de cinco{0}}eixos, corte em alta-velocidade e tecnologias de-inspeção na máquina para obter uma taxa de primeira aprovação de 99,2% na usinagem de corpos de cilindros. Algumas das etapas que precisam ser executadas são:
Use fresas de facear PCD para usinagem de desbaste. A velocidade de corte deve ser de 8.000 rpm e a taxa de avanço deve ser de 3.000 mm/min.
A ferramenta de mandrilamento CBN é usada para usinagem de precisão e a rugosidade da superfície deve ser inferior a 0,4 μm. Um sistema de medição a laser compensa a deformação térmica em tempo real, mantendo a precisão dimensional consistente dentro de ± 0,01 mm.
Caso 2: Usinagem de um eixo de transmissão feito de aço de alta resistência
Ao melhorar o processo de usinagem CNC, um determinado fornecedor de peças fez com que o eixo de transmissão durasse 50% mais.
Configurações de corte: velocidade do fuso de 800 rpm, avanço de 0,2 mm/r e profundidade de corte de 3 mm;
Escolhendo as ferramentas certas: uma combinação de fresas de CBN e brocas de liga dura revestidas;
O endurecimento por indução é feito após o processamento e a dureza superficial é 55HRC.
