铝合金是主要的工业质料。由于其硬度相对较小,热膨胀系数较大,在薄壁、薄板类零件的机器加工中随意马虎发生变形。除了改进刀具性能以及预先采取时效处理肃清材料的内应力之外,从加工工艺的角度,也可以采纳一些手段,尽可能减少材料的加工变形。
对付加工余量较大的铝合金零件,为了创造较好的散热条件,减少热变形,必须只管即便避免热量过于集中,可以采纳的方法便是对称加工。举例来说,有一块90毫米厚的铝合金板,须要将其铣削至60毫米厚,如果铣好一壁之后立即翻过来铣另一壁,由于每个面都是一次加工到末了的尺寸,连续加工余量较大,就会造成热量集中的问题,这样铣削好的铝合金板平面度只能达到5毫米。如果采取两面反复进刀的对称加工方法,使每个面都至少分两次加工,直到达到末了的尺寸,这样有利于散热,平面度可以掌握在0.3毫米。
▌ 分层多次加工法
当铝合金板类零件上有多个型腔须要加工时,如果采取一个型腔一个型腔依次加工的方法,就随意马虎使型腔壁由于受力不屈均而缠上变形。最好的办理方法是采纳分层多次加工法,即同时对所有型腔进行加工,但不是一次加工完成,而是分多少个层次,逐层加工到须要的尺寸。这样零件受力会比较均匀,变形的几率较小。
▌ 恰当选择切削用量
选择恰当的切削用量可以有效减少切削过程中的切削力和切削热。机器加工过程中,切削用量偏大会导致一次走刀的切削力过大,极易造成零件的变形,而且对机床主轴刚性和刀具的耐用度都会造成影响。在切削用量的各个要素中,对切削力影响最大的便是背吃刀量。按说减小背吃刀量有利于担保零件不变形,但同时又会降落加工效率。数控加工的高速铣削能够办理这一问题,只须要在减小背吃刀量的同时,相应地增大进给量,并提高机床的转速,就可以既降落切削力,又能够担保加工效率。
▌ 改进刀具的切削能力
刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有主要的影响,精确选择刀具,对减少零件加工变形至关主要。
① 合理选择刀具几何参数。
前角:在保持刀刃强度的条件下,前角适当选择大一些,一方面可以磨出锋利的刃口,其余可以减少切削变形,使排屑顺利,进而降落切削力和切削温度。切忌利用负前角刀具。
后角:后角大小对后刀面磨损及加工表面质量有直接的影响。切削厚度是选择后角的主要条件。粗铣时,由于进给量大,切削负荷重,发热量大,哀求刀具散热条件好,因此,后角应选择小一些。精铣时,哀求刃口锋利,减轻后刀面与加工表面的摩擦,减小弹性变形,因此,后角应选择大一些。
螺旋角:为使铣削平稳,降落铣削力,螺旋角应尽可能选择大一些。
主偏角:适当减小主偏角可以改进散热条件,使加工区的均匀温度低落。
② 改进刀具构造。
减少铣刀齿数,加大容屑空间。由于铝合金材料塑性较大,加工中切削变形较大,须要较大的容屑空间,因此容屑槽底半径该当较大、铣刀齿数较少为好。例如,φ20mm以下的铣刀采取两个刀齿;φ30~φ60mm的铣刀采取三个刀齿较好,以避免因切屑堵塞而引起薄壁铝合金零件的变形。
精磨刀齿:刀齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在利用新刀之前,该当用细油石在刀齿前、后面轻轻磨几下,以肃清刃磨刀齿时残留的毛刺及轻微的锯齿纹。这样,不但可以降落切削热而且切削变形也比较小。
严格掌握刀具的磨损标准:刀具磨损后,工件表面粗糙度值增加,切削温度上升,工件变形随之增加。因此,除选用耐磨性好的刀具材料外,刀具磨损标准不应该大于0.2mm,否则随意马虎产生积屑瘤。切削时,工件的温度一样平常不要超过100℃,以防止变形。
▌ 走刀顺序有讲究
粗加工和精加工该当采取不同的走刀顺序。粗加工哀求以最快的切削速率,在最短的韶光内切除毛坯表面的多余材料,形成精加工所哀求的几何轮廓。因此强调的是加工效率,追求单位韶光内的材料切除率,该当利用逆铣。而精加工对加工精度和表面质量哀求更高,强调加工质量,该当利用顺铣。由于顺铣时刀齿的切削厚度从最大逐渐递减为零,会大大减少加工硬化征象,并且对零件的变形也有一定程度的抑制浸染。
▌ 薄壁件二次压紧
在加工铝合金薄壁件时,装夹时的压紧力也是产生变形的一个主要缘故原由,这是即便提高加工精度也难以避免的。为了降落工件由于装夹而产生的变形,可以在精加工达到末了尺寸之前,将压紧的零件松一下,开释压紧力,使零件自由规复到原状,然后再重新轻微压紧。二次压紧的浸染点最好在支承面上,夹紧力应浸染在工件刚性好的方向,压紧力大小以刚能夹住工件不发生松动为准,这对付操作职员的履历和手感有较高的哀求。这样加工出的零件压紧变形是较小的。
▌ 先钻后铣加工法
在加工带型腔的零件时,如果用铣刀直接向下扎入零件会由于铣刀的容屑空间不敷而造成排屑不畅,从而导致零件积累大量的切削热,并发生膨胀变形,乃至有可能造成崩刀、断刀等事件。最好的方法是先钻后铣,即先是用尺寸不小于铣刀的钻头钻出刀孔,再用铣刀伸入刀孔开始铣削,这样可以有效办理上面提到的问题。