عند تصميم قواطع الطحن الكربيدية للألمنيوم، من الضروري النظر بشكل شامل في اختيار المواد، وهندسة الأداة، وتكنولوجيا الطلاء، ومعلمات التشغيل. تضمن هذه العوامل التشغيل الفعال والمستقر لسبائك الألومنيوم مع إطالة عمر الأداة.
1.1 ركيزة كربيد: يفضل كربيد من النوع YG (مثل YG6، YG8) نظرًا لتقاربه الكيميائي المنخفض مع سبائك الألومنيوم، مما يساعد على تقليل تكوين الحافة المتراكمة (BUE).
1.2 سبائك الألومنيوم عالية السيليكون (8%–12% Si): يوصى باستخدام أدوات مطلية بالماس أو كربيد حبيبي فائق النعومة غير مطلي لمنع تآكل الأداة الناتج عن السيليكون.
1.3 التشغيل عالي اللمعان: يُقترح استخدام قواطع طحن كربيد التنجستن عالية الصلابة مع تلميع الحواف الدقيق لتحقيق تشطيب سطحي يشبه المرآة.
2.1 عدد الأخاديد: يُستخدم تصميم بثلاثة أخاديد بشكل شائع لتحقيق التوازن بين كفاءة القطع وإخلاء الرقائق. بالنسبة للتشغيل الخشن لسبائك الألومنيوم المستخدمة في صناعة الطيران، يمكن اختيار قاطع طحن بخمسة أخاديد (مثل Kennametal KOR5) لزيادة معدل التغذية.
2.2 زاوية اللولب: يوصى بزاوية لولب كبيرة تبلغ 20 درجة–45 درجة لتحسين نعومة القطع وتقليل الاهتزاز. قد تؤدي الزوايا الكبيرة جدًا (>35 درجة) إلى إضعاف قوة السن، لذا يلزم تحقيق توازن بين الحدة والصلابة.
2.3 زوايا التجريف والإغاثة: تعمل زاوية التجريف الأكبر (10 درجات–20 درجة) على خفض مقاومة القطع ومنع التصاق الألومنيوم. تكون زوايا الإغاثة بشكل عام 10 درجات–15 درجة، قابلة للتعديل اعتمادًا على ظروف القطع، لتحقيق التوازن بين مقاومة التآكل وأداء القطع.
2.4 تصميم ممر الرقائق: تضمن الأخاديد الحلزونية العريضة والمستمرة الإخلاء السريع للرقائق وتقليل الالتصاق.
2.5 إعداد الحافة: يجب أن تظل حواف القطع حادة لتقليل قوة القطع ومنع الالتصاق؛ يعزز الشطب المناسب القوة ويمنع تشقق الحواف.
3.1 غير مطلي: في كثير من الحالات، تكون قواطع طحن الألومنيوم غير مطلية. إذا كان الطلاء يحتوي على الألومنيوم، فقد يتفاعل مع قطعة الشغل، مما يتسبب في تقشر الطلاء أو التصاقه، مما يؤدي إلى تآكل غير طبيعي للأداة. تعتبر قواطع الطحن غير المطلية فعالة من حيث التكلفة، وحادة للغاية، وسهلة إعادة الطحن، مما يجعلها مناسبة للإنتاج قصير المدى أو النماذج الأولية أو التطبيقات ذات متطلبات التشطيب السطحي المعتدلة (Ra > 1.6 ميكرومتر).
3.2 الكربون الشبيه بالماس (DLC): DLC يعتمد على الكربون، بمظهر يشبه قوس قزح، ويوفر مقاومة ممتازة للتآكل وخصائص مضادة للالتصاق - مثالي لتشغيل الألومنيوم.
3.3 طلاء TiAlN: على الرغم من أن TiAlN يوفر مقاومة ممتازة للأكسدة والتآكل (عمر أطول 3-4 مرات من TiN في الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم وسبائك النيكل)، إلا أنه لا يوصى به بشكل عام للألومنيوم لأن الألومنيوم الموجود في الطلاء يمكن أن يتفاعل مع قطعة الشغل.
3.4 طلاء AlCrN: مستقر كيميائيًا، وغير لاصق، ومناسب للتيتانيوم والنحاس والألومنيوم والمواد اللينة الأخرى.
3.5 طلاء TiAlCrN: طلاء ذو هيكل متدرج يتمتع بصلابة عالية وصلابة واحتكاك منخفض. يتفوق على TiN في أداء القطع وهو مناسب لطحن الألومنيوم.
ملخص: تجنب الطلاءات التي تحتوي على الألومنيوم (مثل TiAlN) عند تشغيل الألومنيوم، لأنها تسرع من تآكل الأداة.
4.1 إخلاء الرقائق: تميل رقائق الألومنيوم إلى الالتصاق؛ يلزم تصميمات أخاديد مُحسّنة (مثل الحواف المتموجة، وزوايا التجريف الكبيرة) للإخلاء السلس.
4.2 طريقة التبريد:
4.2.1 يفضل التبريد الداخلي (مثل Kennametal KOR5) لخفض درجة حرارة القطع والتخلص من الرقائق.
4.2.2 استخدم سوائل القطع (المستحلبات أو المبردات الزيتية) لتقليل الاحتكاك والحرارة، وحماية الأداة وقطعة الشغل.
4.2.3 تأكد من تدفق المبرد الكافي لتغطية منطقة القطع.
4.3 معلمات التشغيل:
4.3.1 القطع عالي السرعة: تعمل سرعات القطع التي تتراوح بين 1000–3000 متر/دقيقة على تحسين الكفاءة مع تقليل قوة القطع والحرارة.
4.3.2 معدل التغذية: يؤدي زيادة التغذية (0.1–0.3 مم/سن) إلى تعزيز الإنتاجية، ولكن يجب تجنب القوة المفرطة.
4.3.3 عمق القطع: عادةً ما يكون 0.5–2 مم، يتم تعديله حسب المتطلبات.
4.3.4 تصميم مضاد للاهتزاز: يمكن للهيكل الحلزوني المتغير، والتباعد غير المتساوي للأخاديد، أو الهياكل المخروطية أن تمنع الثرثرة (مثل KOR5).
المبادئ الأساسية لتصميم قواطع الطحن الكربيدية للألومنيوم هي الاحتكاك المنخفض، وكفاءة الإخلاء العالية للرقائق، وأداء مضاد للالتصاق. تشمل المواد الموصى بها كربيد من النوع YG أو كربيد حبيبي فائق النعومة غير مطلي. يجب أن تحقق الهندسات توازنًا بين الحدة والصلابة، ويجب أن تتجنب الطلاءات المركبات التي تحتوي على الألومنيوم. بالنسبة للتشطيبات عالية اللمعان أو سبائك الألومنيوم عالية السيليكون، تعد تصميمات الحواف والأخاديد المُحسّنة ضرورية. في الممارسة العملية، يمكن زيادة الأداء إلى أقصى حد من خلال الجمع بين معلمات التشغيل المناسبة (مثل السرعة العالية، والطحن الصاعد) مع استراتيجيات التبريد الفعالة (مثل المبرد الداخلي).
