Konsep Desain Karbida End Mills untuk Aluminium

Pendahuluan

Saat merancang end mill karbida untuk aluminium, penting untuk mempertimbangkan secara komprehensif pemilihan material, geometri alat, teknologi pelapisan, dan parameter pemesinan. Faktor-faktor ini memastikan pemesinan paduan aluminium yang efisien dan stabil sekaligus memperpanjang umur alat.

1. Pemilihan Material

1.1 Substrat Karbida: Karbida tipe YG (misalnya, YG6, YG8) lebih disukai karena afinitas kimianya yang rendah dengan paduan aluminium, yang membantu mengurangi pembentukan tepi yang menumpuk (BUE).

1.2 Paduan Aluminium Silikon Tinggi (8%–12% Si): Alat berlapis berlian atau karbida butiran ultra-halus tanpa lapisan direkomendasikan untuk mencegah korosi alat yang diinduksi silikon.

1.3 Pemesinan Kilap Tinggi: End mill tungsten karbida dengan kekakuan tinggi dengan pemolesan tepi presisi disarankan untuk mencapai hasil akhir permukaan seperti cermin.

2. Desain Geometri Alat

2.1 Jumlah Alur: Desain 3-alur umumnya digunakan untuk menyeimbangkan efisiensi pemotongan dan evakuasi chip. Untuk pemesinan kasar paduan aluminium aerospace, end mill 5-alur (misalnya, Kennametal KOR5) dapat dipilih untuk meningkatkan laju umpan.

2.2 Sudut Helix: Sudut helix besar 20°–45° direkomendasikan untuk meningkatkan kelancaran pemotongan dan mengurangi getaran. Sudut yang terlalu besar (>35°) dapat melemahkan kekuatan gigi, jadi keseimbangan antara ketajaman dan kekakuan diperlukan.

2.3 Sudut Rake dan Relief: Sudut rake yang lebih besar (10°–20°) menurunkan resistensi pemotongan dan mencegah adhesi aluminium. Sudut relief umumnya 10°–15°, dapat disesuaikan tergantung pada kondisi pemotongan, untuk menyeimbangkan ketahanan aus dan kinerja pemotongan.

2.4 Desain Chip Gullet: Alur spiral lebar dan kontinu memastikan evakuasi chip yang cepat dan meminimalkan penempelan.

2.5 Persiapan Tepi: Tepi potong harus tetap tajam untuk mengurangi gaya potong dan mencegah adhesi; chamfering yang tepat meningkatkan kekuatan dan mencegah chipping tepi.

3. Pilihan Pelapisan yang Direkomendasikan

3.1 Tanpa Lapisan: Dalam banyak kasus, end mill aluminium tidak dilapisi. Jika pelapis mengandung aluminium, ia dapat bereaksi dengan benda kerja, menyebabkan delaminasi atau adhesi pelapis, yang menyebabkan keausan alat yang tidak normal. End mill tanpa lapisan hemat biaya, sangat tajam, dan mudah untuk digiling kembali, sehingga cocok untuk produksi jangka pendek, pembuatan prototipe, atau aplikasi dengan persyaratan hasil akhir permukaan sedang (Ra > 1,6 μm).

3.2 Diamond-Like Carbon (DLC): DLC berbasis karbon, dengan tampilan seperti pelangi, menawarkan ketahanan aus yang sangat baik dan sifat anti-adhesi—ideal untuk pemesinan aluminium.

3.3 Pelapisan TiAlN: Meskipun TiAlN memberikan ketahanan oksidasi dan aus yang sangat baik (umur 3–4 kali lebih lama daripada TiN pada baja, stainless, titanium, dan paduan nikel), umumnya tidak direkomendasikan untuk aluminium karena aluminium dalam pelapis dapat bereaksi dengan benda kerja.

3.4 Pelapisan AlCrN: Stabil secara kimia, tidak lengket, dan cocok untuk titanium, tembaga, aluminium, dan material lunak lainnya.

3.5 Pelapisan TiAlCrN: Pelapis struktur gradien dengan ketangguhan, kekerasan, dan gesekan rendah yang tinggi. Ia mengungguli TiN dalam kinerja pemotongan dan cocok untuk penggilingan aluminium.

Ringkasan: Hindari pelapis yang mengandung aluminium (misalnya, TiAlN) saat memproses aluminium, karena mereka mempercepat keausan alat.

4. Pertimbangan Utama

4.1 Evakuasi Chip: Chip aluminium cenderung menempel; desain alur yang dioptimalkan (misalnya, tepi bergelombang, sudut rake besar) diperlukan untuk evakuasi yang mulus.

4.2 Metode Pendinginan:

4.2.1 Lebih memilih pendinginan internal (misalnya, Kennametal KOR5) untuk menurunkan suhu pemotongan dan membersihkan chip.

4.2.2 Gunakan cairan pemotong (emulsi atau pendingin berbasis minyak) untuk mengurangi gesekan dan panas, melindungi alat dan benda kerja.

4.2.3 Pastikan aliran pendingin yang cukup untuk menutupi zona pemotongan.

4.3 Parameter Pemesinan:

4.3.1 Pemotongan Kecepatan Tinggi: Kecepatan potong 1000–3000 m/menit meningkatkan efisiensi sekaligus mengurangi gaya potong dan panas.

4.3.2 Laju Umpan: Meningkatkan umpan (0,1–0,3 mm/gigi) meningkatkan produktivitas, tetapi gaya yang berlebihan harus dihindari.

4.3.3 Kedalaman Pemotongan: Biasanya 0,5–2 mm, disesuaikan per persyaratan.

4.3.4 Desain Anti-Getaran: Helix variabel, spasi alur yang tidak sama, atau struktur inti meruncing dapat menekan obrolan (misalnya, KOR5).

Kesimpulan

Prinsip desain inti dari end mill karbida untuk aluminium adalah gesekan rendah, efisiensi evakuasi chip yang tinggi, dan kinerja anti-adhesi. Material yang direkomendasikan termasuk karbida tipe YG atau karbida butiran ultra-halus tanpa lapisan. Geometri harus menyeimbangkan ketajaman dengan kekakuan, dan pelapis harus menghindari senyawa yang mengandung aluminium. Untuk hasil akhir kilap tinggi atau paduan aluminium silikon tinggi, desain tepi dan alur yang dioptimalkan sangat penting. Dalam praktiknya, kinerja dapat dimaksimalkan dengan menggabungkan parameter pemesinan yang tepat (misalnya, kecepatan tinggi, penggilingan pendakian) dengan strategi pendinginan yang efektif (misalnya, pendingin internal).