Peças grandes e de paredes finas são fáceis de empenar e deformar durante a usinagem. Neste artigo, apresentaremos um caso de dissipador de calor de peças grandes e de paredes finas para discutir os problemas no processo de usinagem regular. Além disso, também fornecemos uma solução otimizada de processo e fixação. Vamos lá!
O case trata-se de uma peça de carcaça feita de material AL6061-T6. Aqui estão suas dimensões exatas.
Dimensão total: 455*261,5*12,5mm
Espessura da parede de suporte: 2,5 mm
Espessura do dissipador de calor: 1,5 mm
Espaçamento do dissipador de calor: 4,5 mm
Práticas e desafios em diferentes rotas de processo
Durante a usinagem CNC, essas estruturas de paredes finas geralmente causam uma série de problemas, como empenamento e deformação. Para superar esses problemas, tentamos oferecer opções de rotas de processos serval. No entanto, ainda existem alguns problemas exatos para cada processo. Aqui estão os detalhes.
Rota de Processo 1
No processo 1, começamos usinando o verso (lado interno) da peça e depois usamos gesso para preencher as áreas vazadas. A seguir, deixando o verso como referência, utilizamos cola e fita dupla-face para fixar o lado de referência para usinar o lado frontal.
No entanto, existem alguns problemas com este método. Devido à grande área preenchida no verso, a cola e a fita dupla-face não fixam suficientemente a peça de trabalho. Isso leva ao empenamento no meio da peça e a mais remoção de material no processo (chamado corte excessivo). Além disso, a falta de estabilidade da peça também leva à baixa eficiência de processamento e ao mau padrão da faca na superfície.
Rota de Processo 2
No processo 2, alteramos a ordem de usinagem. Começamos pela parte inferior (lado onde o calor é dissipado) e depois utilizamos o preenchimento de gesso da área vazada. A seguir, tomando a frente como referência, utilizamos cola e fita dupla face para fixar o lado de referência para que pudéssemos trabalhar o verso.
Contudo, o problema com este processo é semelhante ao processo da rota 1, exceto que a questão é deslocada para o lado reverso (lado interno). Novamente, quando o verso possui uma grande área de preenchimento vazado, o uso de cola e fita dupla-face não proporciona alta estabilidade à peça, resultando em empenamento.
Rota de Processo 3
No processo 3, consideramos usar a sequência de usinagem do processo 1 ou processo 2. Em seguida, no segundo processo de fixação, use uma placa de prensa para segurar a peça pressionando o perímetro.
Porém, devido à grande área do produto, a placa só consegue cobrir a área perimetral e não consegue fixar totalmente a área central da peça.
Por um lado, isso faz com que a área central da peça ainda apareça devido a empenamentos e deformações, o que por sua vez leva ao corte excessivo na área central do produto. Por outro lado, este método de usinagem tornará as peças CNC de paredes finas muito fracas.
Rota de Processo 4
No processo 4, usinamos primeiro o lado reverso (lado interno) e depois usamos um mandril de vácuo para fixar o plano reverso usinado para trabalhar o lado frontal.
No entanto, no caso da peça de parede fina, existem estruturas côncavas e convexas no verso da peça de trabalho que precisamos evitar ao usar a sucção a vácuo. Mas isto criará um novo problema, as áreas evitadas perdem o seu poder de sucção, especialmente nas quatro áreas de canto da circunferência do perfil maior.
Como essas áreas não absorvidas correspondem à parte frontal (a superfície usinada neste ponto), pode ocorrer o ressalto da ferramenta de corte, resultando em um padrão vibratório da ferramenta. Portanto, este método pode ter um impacto negativo na qualidade da usinagem e no acabamento superficial.
Solução otimizada de rota de processo e acessórios
Para resolver os problemas acima, propomos as seguintes soluções otimizadas de processo e fixação.
Pré-usinagem de furos passantes de parafusos
Primeiramente, melhoramos a rota do processo. Com a nova solução, processamos primeiro o lado reverso (lado interno) e pré-usinamos o furo passante do parafuso em algumas áreas que eventualmente ficarão escavadas. O objetivo disto é fornecer um melhor método de fixação e posicionamento nas etapas subsequentes de usinagem.
Circule a área a ser usinada
A seguir, utilizamos os planos usinados no verso (lado interno) como referência de usinagem. Ao mesmo tempo, fixamos a peça passando o parafuso pelo furo do processo anterior e travando-o na placa de fixação. Em seguida, circule a área onde o parafuso está travado como a área a ser usinada.
Usinagem Sequencial com Placa
Durante o processo de usinagem, primeiro processamos outras áreas além da área a ser usinada. Uma vez usinadas essas áreas, colocamos a placa na área usinada (a placa precisa ser coberta com cola para evitar esmagamento da superfície usinada). Em seguida, retiramos os parafusos utilizados no passo 2 e continuamos usinando as áreas a serem usinadas até que todo o produto esteja finalizado.
Com esta solução otimizada de processo e fixação, podemos segurar melhor a peça de casca CNC de parede fina e evitar problemas como empenamento, distorção e corte excessivo. Os parafusos montados permitem que a placa de fixação seja firmemente fixada à peça de trabalho, proporcionando posicionamento e suporte confiáveis. Além disso, o uso de uma placa de prensagem para aplicar pressão na área usinada ajuda a manter a peça estável.
Análise aprofundada: como evitar empenamentos e deformações?
Alcançar uma usinagem bem-sucedida de estruturas de casca grandes e de paredes finas requer uma análise dos problemas específicos do processo de usinagem. Vamos examinar mais de perto como esses desafios podem ser efetivamente superados.
Pré-usinagem do lado interno
Na primeira etapa de usinagem (usinagem do lado interno), o material é uma peça sólida de alta resistência. Portanto, a peça não sofre anomalias de usinagem como deformação e empenamento durante este processo. Isto garante estabilidade e precisão ao usinar o primeiro grampo.
Use o método de travamento e pressão
Para a segunda etapa (usinagem onde o dissipador de calor está localizado), utilizamos um método de fixação de travamento e prensagem. Isto garante que a força de fixação seja elevada e distribuída uniformemente no plano de referência de suporte. Essa fixação torna o produto estável e não deforma durante todo o processo.
Solução Alternativa: Sem Estrutura Oca
No entanto, às vezes encontramos situações em que não é possível fazer um furo passante de parafuso sem uma estrutura oca. Aqui está uma solução alternativa.
Podemos pré-projetar alguns pilares durante a usinagem do verso e depois rosqueá-los. Durante o próximo processo de usinagem, fazemos com que o parafuso passe pelo verso da fixação e trave a peça, para em seguida realizar a usinagem do segundo plano (lado onde o calor é dissipado). Desta forma, podemos completar a segunda etapa de usinagem em um único passe sem ter que trocar a placa intermediária. Finalmente, adicionamos uma etapa de fixação tripla e removemos os pilares do processo para completar o processo.
Concluindo, ao otimizar o processo e a solução de fixação, podemos resolver com sucesso o problema de empenamento e deformação de peças grandes e finas durante a usinagem CNC. Isso não apenas garante qualidade e eficiência de usinagem, mas também melhora a estabilidade e a qualidade da superfície do produto.