鋁是重要的工業(yè)原料。但由于其硬度比較低,熱膨脹系數(shù)大,加工成薄壁和薄板零件時(shí)容易變形。除了提高刀具性能和提前消除材料的內(nèi)應(yīng)力外,還有幾個(gè)步驟可以盡可能減少材料的變形。
對(duì)于加工余量較大的鋁制件,要避免熱量過(guò)度集中,以產(chǎn)生更好的散熱效果,減少熱變形??梢杂脕?lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的方法稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)處理。
例如,想象一下,一塊 90 毫米厚的鋁板需要銑削到 60 毫米厚。如果銑邊馬上翻到另一邊,因?yàn)槊總€(gè)面都加工到最終尺寸,連續(xù)加工余量就會(huì)很大,會(huì)造成熱量集中的問(wèn)題,合金板的平整度只能達(dá)到 5 毫米。
但是如果重復(fù)使用兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的加工方法,每個(gè)面至少可以加工兩次,直到達(dá)到最終尺寸,有利于散熱,平面度可以控制在0.3mm。
2. 分層多次加工當(dāng)鋁合金板件上有多個(gè)腔體時(shí),容易因受力不均而扭曲腔壁。解決問(wèn)題的最好方法是采取分層多重加工的方法,即同時(shí)加工所有型腔。
然而,不是一次完成零件,而是可以將零件分成幾層并逐層加工成所需的尺寸。施加在零件上的力會(huì)更均勻,變形的概率會(huì)更小。
3.選擇合適的切割參數(shù)通過(guò)選擇合適的切削參數(shù),可以降低切削力和產(chǎn)生的切削熱。在機(jī)械加工過(guò)程中,如果切削參數(shù)過(guò)大,會(huì)導(dǎo)致切削力過(guò)大,容易造成零件變形,影響主軸的剛性和刀具的耐用性。
在所有切削參數(shù)的因素中,對(duì)切削力影響最大的是后切削深度的大小。但在減少刀具數(shù)量有利于保證零件不變形的同時(shí),加工效率也會(huì)降低。
的高速銑削數(shù)控加工可以解決這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)減小后切深度、增加進(jìn)給量和提高機(jī)床速度,加工可以降低切削力,保證加工效率。
4. 優(yōu)化刀具能力刀具的材料和幾何參數(shù)對(duì)切削力和切削熱有重要影響。因此,正確選擇刀具和參數(shù)對(duì)于減少零件的加工變形非常重要。
可能影響性能的工具幾何參數(shù):
前角?他前角必須正確地配置,以保持葉片的強(qiáng)度,或者鋒利的邊緣將被磨損的。正確設(shè)置前角還可以減少切削變形,確保排屑順暢,降低切削力和切削溫度。不要使用負(fù)前角工具。
后角后角的大小直接影響后刀面磨損和加工表面質(zhì)量,切削厚度是配置后角時(shí)要考慮的重要參數(shù)。粗銑時(shí),大進(jìn)給量、重切削負(fù)荷和大熱量意味著刀具必須考慮散熱。因此后角應(yīng)該更小。然而,在精密銑削中,需要鋒利的邊緣來(lái)減少側(cè)面與加工表面之間的摩擦并減少?gòu)椥宰冃巍T谶@些情況下,后角應(yīng)該更大。
螺旋角為使銑削穩(wěn)定并減小銑削力,螺旋角應(yīng)盡可能大。
主偏轉(zhuǎn)角適當(dāng)減小主偏角可以改善散熱,降低加工區(qū)的平均溫度。
改善刀具的物理狀態(tài)
減少銑刀齒數(shù)可以增加產(chǎn)能,這在加工鋁合金時(shí)很有用。由于鋁合金的特性,切削變形較大,需要較大的容屑槽。
罐底半徑應(yīng)大些,銑刀齒數(shù)少些。例如20mm以下的銑刀采用2個(gè)刀齒,30~60mm的銑刀采用3個(gè)刀齒,以避免切屑堵塞造成薄壁鋁合金零件變形。
精密研磨刀齒刀齒刃口粗糙度應(yīng)小于Ra=0.4um。新刀具使用前,先用細(xì)油石輕輕磨磨齒的前后邊緣,以消除毛刺和輕微的鋸齒狀花紋。這樣,不僅可以降低切削熱量,還可以最大限度地減少切削變形。
嚴(yán)格控制刀具磨損當(dāng)?shù)毒吣p時(shí),工件表面粗糙度增加,切削溫度升高,工件變形增加。因此,除了選擇耐磨性好的刀具材料外,刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)大于0.2mm,否則會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。切割時(shí),工件溫度不宜超過(guò)100度,以防變形。
5. 不同的方法粗切削和精加工需要不同的方法。粗加工要求在最短的時(shí)間內(nèi)以最快的切削速度切削毛坯表面的多余材料,形成精加工所需的幾何輪廓。這里的重點(diǎn)是加工效率和材料去除率。
另一方面,精加工要求更高的加工精度和表面質(zhì)量。應(yīng)重視銑削質(zhì)量。隨著刀齒切削厚度從最大減小到零,加工硬化現(xiàn)象將大大減少,零件變形得到一定程度的抑制。
6、薄壁件二次壓縮加工薄壁鋁合金零件時(shí),夾緊力會(huì)引起變形。為減少夾緊引起的工件變形,被壓件應(yīng)在完成最終尺寸前松開(kāi),釋放壓力,使工件恢復(fù)原狀,然后再重新施壓。
第二個(gè)壓緊作用點(diǎn)最好在支撐面上,夾緊力應(yīng)朝剛度最大的方向。如果一切正常,壓縮力應(yīng)該能夠保持工件而不松動(dòng)。這種方法需要有經(jīng)驗(yàn)的操作者,但可以確保加工零件的變形最小化。
7. 鉆銑加工帶型腔的零件存在其自身的問(wèn)題。如果將銑刀直接應(yīng)用于零件,由于銑刀的碎屑空間不足,切削不會(huì)光滑。這會(huì)導(dǎo)致大量切削熱的積累、零件的膨脹和變形,甚至零件或刀具的潛在斷裂。
處理這個(gè)問(wèn)題的最好方法是先鉆孔,然后再銑削。這包括首先用不小于銑刀的刀具鉆孔,然后將銑刀放入孔中開(kāi)始銑削。
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