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减少铝合金零件加工变形的途径


对于薄壁衬套类零件,如果用三爪自定心卡盘或弹簧夹头从径向夹紧,加工后一旦松开,工件必然发生变形。此时,应该利用刚性较好的轴向端面压紧的方法。以零件内孔定位,自制一个带螺纹的穿心轴,套入零件的内孔,其上用一个盖板压紧端面再用螺帽背紧。加工外圆时就可避免夹紧变形,从而得到满意的加工精度。

对薄壁薄板工件进行加工时,最好选用真空吸盘,以获得分布均匀的夹紧力,再以较小的切削用量来加工,可以很好地防止工件变形。
另外,还可以使用填塞法。为增加薄壁工件的工艺刚性,可在工件内部填充介质,以减少装夹和切削过程中工件达变形。例如,向工件内灌入含3%~6%硝酸钾的尿素熔融物,加工以后,将工件浸入水或酒精中,就可以将该填充物溶解倒出。

合理安排工序。高速切削时,由于加工余量大以及断续切削,因此铣削过程往往产生振动,影响加工精度和表面粗糙度。所以,数控高速切削加工工艺过程一般可分为;粗加工-半精加工-清角加工-精加工等工序。对于精度要求高的零件,有时需要进行二次半精加工,然后再进行精加工。粗加工之后,零件可以自然冷却,消除粗加工产生的内应力,减小变形。粗加工之后留下的余量应大于变形量,一般为1~2mm。精加工时,零件精加工表面要保持均匀的加工余量,一般以0.2~0.5mm为宜,使刀具在加工过程中处于平稳的状态,可以大大减少切削变形,获得良好的表面加工质量,保证产品的精度。


3.操作技巧

铝合金材料的零件在加工过程中变形,除了上述的原因之外,在实际操作中,操作方法也是非常重要的。

(1)对于加工余量大的零件,为使其在加工过程中有比较好的散热条件,避免热量集中,加工时,宜采用对称加工。如有一块90mm厚的板料需要加工到60mm,若铣好一面后立即铣削另一面,一次加工到最后尺寸,则平面度达5mm;若采用反复进刀对称加工,每一面分两次加工到最后尺寸,可保证平面度达到0.3mm。

(2)如果板材零件上有多个型腔,如图4所示。加工时,不宜采用一个型腔一个型腔的次序加工方法,这样容易造成零件受力不均匀而产生变形。采用分层多次加工,每一层尽量同时加工到所有的型腔,然后再加工下一个层次,使零件均匀受力,减小变形。

(3)通过改变切削用量来减少切削力、切削热。在切削用量的三要素中,背吃刀量对切削力的影响很大。如果加工余量太大,一次走刀的切削力太大,不仅会使零件变形,而且还会影响机床主轴刚性、降低刀具的耐用度。如果减少背吃刀量,又会使生产效率大打折扣。不过,在数控加工中都是高速铣削,可以克服这一难题。在减少背吃刀量的同时,只要相应地增大进给,提高机床的转速,就可以降低切削力,同时保证加工效率。

(4)走刀顺序也要讲究。粗加工强调的是提高加工效率,追求单位时间内的切除率,一般可采用逆铣。即以最快的速度、最短的时间切除毛坯表面的多余材料,基本形成精加工所要求的几何轮廓。而精加工所强调的是高精度高质量,宜采用顺铣。因为顺铣时刀齿的切削厚度从最大逐渐递减至零,加工硬化程度大为减轻,同时减轻零件的变形程度。

(5)薄壁工件在加工时由于装夹产生变形,即使精加工也是难以避免的。为使工件变形减小到最低限度,可以在精加工即将达到最后尺寸之前,把压紧件松一下,使工件自由恢复到原状,然后再轻微压紧,以刚能夹住工件为准(完全凭手感),这样可以获得理想的加工效果。总之,夹紧力的作用点最好在支承面上,夹紧力应作用在工件刚性好的方向,在保证工件不松动的前提下,夹紧力越小越好。

(6)在加工带型腔零件时,加工型腔时尽量不要让铣刀像钻头似的直接向下扎入零件,导致铣刀容屑空间不够,排屑不顺畅,造成零件过热、膨胀以及崩刀、断刀等不利现象。要先用与铣刀同尺寸或大一号的钻头钻下刀孔,再用铣刀铣削。或者,可以用CAM软件生产螺旋下刀程序。

博望power铝合金专用时效炉是在铝材机械加工时释放出铝材本身残存的内应力和因机加工而产生的内应力,得以有效消除的装备。此工艺的最大优点:不降低铝材的硬度、不改变铝材的化学性能、机械性能和物理性能,铝材的强度、密度、形状不受任何影响,志在消除因机械加工而产生或释放出铝材内应力,达到稳定铝材工件精度,或受外界温度变化而引起的工件精度偏差,以及缩小加工余量,从而提高产品成品合格率,降低企业成本的目的!




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