隨著汽車工業(yè)、石油化工及電子等機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展,鋁合金金屬加工已經(jīng)十分普遍。鋁合金是重要的工業(yè)原料。由于其硬度相對較小,熱膨脹系數(shù)較大,在薄壁、薄板類零件的機(jī)械加工中容易發(fā)生變形。
今天,小編來介紹一下鋁合金加工變形的解決方法:
1.分層多次加工法
當(dāng)鋁合金板類零件上有多個(gè)型腔需要加工時(shí),如果采用一個(gè)型腔一個(gè)型腔依次加工的方法,就容易使型腔壁由于受力不均勻而纏上變形。最好的解決方法是采取分層多次加工法,即同時(shí)對所有型腔進(jìn)行加工,但不是一次加工完成,而是分若干個(gè)層次,逐層加工到需要的尺寸。這樣零件受力會比較均勻,變形的幾率較小。
2.恰當(dāng)選擇切削用量
選擇恰當(dāng)?shù)那邢饔昧靠梢杂行p少切削過程中的切削力和切削熱。機(jī)械加工過程中,切削用量偏大會導(dǎo)致一次走刀的切削力過大,極易造成零件的變形,而且對機(jī)床主軸剛性和刀具的耐用度都會造成影響。
在切削用量的各個(gè)要素中,對切削力影響最大的就是背吃刀量。按說減小背吃刀量有利于保證零件不變形,但同時(shí)又會降低加工效率。數(shù)控加工的高速銑削能夠解決這一問題,只需要在減小背吃刀量的同時(shí),相應(yīng)地增大進(jìn)給量,并提高機(jī)床的轉(zhuǎn)速,就可以既降低切削力,又能夠保證加工效率。
3.改善刀具的切削能力
刀具的材料、幾何參數(shù)對切削力、切削熱有重要的影響,正確選擇刀具,對減少零件加工變形至關(guān)重要。
3.1合理選擇刀具幾何參數(shù)
前角:在保持刀刃強(qiáng)度的條件下,前角適當(dāng)選擇大一些,一方面可以磨出鋒利的刃口,另外可以減少切削變形,使排屑順利,進(jìn)而降低切削力和切削溫度。切忌使用負(fù)前角刀具。圖片
后角:后角大小對后刀面磨損及加工表面質(zhì)量有直接的影響。切削厚度是選擇后角的重要條件。粗銑時(shí),由于進(jìn)給量大,切削負(fù)荷重,發(fā)熱量大,要求刀具散熱條件好,因此,后角應(yīng)選擇小一些。精銑時(shí),要求刃口鋒利,減輕后刀面與加工表面的摩擦,減小彈性變形,因此,后角應(yīng)選擇大一些。
螺旋角:為使銑削平穩(wěn),降低銑削力,螺旋角應(yīng)盡可能選擇大一些。
主偏角:適當(dāng)減小主偏角可以改善散熱條件,使加工區(qū)的平均溫度下降。
3.2改善刀具結(jié)構(gòu)
減少銑刀齒數(shù),加大容屑空間。由于鋁合金材料塑性較大,加工中切削變形較大,需要較大的容屑空間,因此容屑槽底半徑應(yīng)該較大、銑刀齒數(shù)較少為好。
例如,Φ20mm以下的銑刀采用兩個(gè)刀齒;Φ30~Φ60mm的銑刀采用三個(gè)刀齒較好,以避免因切屑堵塞而引起薄壁鋁合金零件的變形。
精磨刀齒:刀齒切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前,應(yīng)該用細(xì)油石在刀齒前、后面輕輕磨幾下,以消除刃磨刀齒時(shí)殘留的毛刺及輕微的鋸齒紋。這樣,不但可以降低切削熱而且切削變形也比較小。
嚴(yán)格控制刀具的磨損標(biāo)準(zhǔn):刀具磨損后,工件表面粗糙度值增加,切削溫度上升,工件變形隨之增加。因此,除選用耐磨性好的刀具材料外,刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該大于0.2mm,否則容易產(chǎn)生積屑瘤。切削時(shí),工件的溫度一般不要超過100℃,以防止變形。
4.走刀順序有講究
粗加工和精加工應(yīng)該采用不同的走刀順序。粗加工要求以最快的切削速度,在最短的時(shí)間內(nèi)切除毛坯表面的多余材料,形成精加工所要求的幾何輪廓。因此強(qiáng)調(diào)的是加工效率,追求單位時(shí)間內(nèi)的材料切除率,應(yīng)該使用逆銑。
而精加工對加工精度和表面質(zhì)量要求更高,強(qiáng)調(diào)加工質(zhì)量,應(yīng)該使用順銑。由于順銑時(shí)刀齒的切削厚度從最大逐漸遞減為零,會大大減少加工硬化現(xiàn)象,并且對零件的變形也有一定程度的抑制作用。
5.薄壁件二次壓緊
在加工鋁合金薄壁件時(shí),裝夾時(shí)的壓緊力也是產(chǎn)生變形的一個(gè)重要原因,這是即便提高加工精度也難以避免的。為了降低工件由于裝夾而產(chǎn)生的變形,可以在精加工達(dá)到最后尺寸之前,將壓緊的零件松一下,釋放壓緊力,使零件自由恢復(fù)到原狀,然后再重新輕微壓緊。
二次壓緊的作用點(diǎn)最好在支承面上,夾緊力應(yīng)作用在工件剛性好的方向,壓緊力大小以剛能夾住工件不發(fā)生松動(dòng)為準(zhǔn),這對于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和手感有較高的要求。這樣加工出的零件壓緊變形是較小的。
6.先鉆后銑加工法
在加工帶型腔的零件時(shí),如果用銑刀直接向下扎入零件會因?yàn)殂姷兜娜菪伎臻g不足而造成排屑不暢,從而導(dǎo)致零件積累大量的切削熱,并發(fā)生膨脹變形,甚至有可能造成崩刀、斷刀等事故。最好的方法是先鉆后銑,即先是用尺寸不小于銑刀的鉆頭鉆出刀孔,再用銑刀伸入刀孔開始銑削,這樣可以有效解決上面提到的問題。