加工（gōng）中心廠家（jiā）談：減少鋁件加工變形方法和（hé）操作

加工中心適合各類零件的加工，常加工材質有鋁件、鐵件和鋼件，由於鋁件零件材料熱膨脹係（xì）數較大，薄壁加工過程中很容易變形。加工中心廠家針對減少加工過程中鋁（lǚ）件變形提（tí）出一係列措施（shī）。　　　　1.加工變形的原因　　　　鋁件零件加工變形的原因很（hěn）多，與材質、零件形狀、生產條件等都（dōu）有關係。主要有以下幾個方麵：毛坯（pī）內應力引起的變形，切（qiē）削力、切削熱引（yǐn）起的變形，夾緊力引起的變形。　　　　2.減少加工（gōng）變形（xíng）的工藝措施　　　　(1)降低毛坯的內應力 采用（yòng）自（zì）然或人工時效以及振（zhèn）動處（chù）理（lǐ），均（jun1）可部分消除毛坯的內應力。預先加工也是行之有效的工藝方法。對肥頭大耳的毛坯，由於餘量大，故加工後變形也大。若（ruò）預先（xiān）加工掉（diào）毛坯的（de）多餘部分（fèn），縮小各部分的餘量，不僅可以減（jiǎn）少以後工序的加（jiā）工變形，而且預先（xiān）加工後放置一段時間，還可以釋放一部分內（nèi）應力（lì）。　　　　例如（rú）圖1所示為大梁（liáng）零件，毛坯形狀如圖雙點劃線所示重60kg，而零件僅重3kg。若按圖中虛線所示一次性加工成形，平（píng）麵度誤（wù）差（chà）可高達（dá）14mm，若（ruò）按圖中實線（xiàn）進（jìn）行（háng）預加工，自然時效一段時間後再加工成形為所需要的零件，則平麵度（dù）誤（wù）差可以減（jiǎn）小到（dào）3mm。　　　　圖1　　　　圖2為某型號（hào）穿（chuān）蓋器零件，局部*小厚度僅為（wéi）3mm，加工前的毛坯厚度為20mm。可以（yǐ）上加工中心用壓板換壓的方法將零（líng）件直接加工到尺寸（cùn），但是從工（gōng）作（zuò）台上（shàng）取下來時，零件底部兩端會向上翹起，造（zào）成尺寸嚴重超差甚（shèn）至報廢。　　　　圖2　　　　所以在加工之前，先在毛（máo）坯（pī）上開一個應力釋放槽（cáo），如圖3實線位置所示，再從工作台上取下（xià），自然時效1～2h，讓變形盡（jìn）量在（zài）此時全部發生。之後，增加一（yī）個鉗（qián）工校平工序將零件校平，則零件在後續加工中變形量會大幅（fú）度地降低。　　　　圖3　　　　(2)改善刀具的（de）切削能力 刀具的材料、幾何參數（shù）對（duì）切削力、切削（xuē）熱有重要的影響，正確選擇刀具，對減少零件加工變（biàn）形至關重要。　　　　① 合理選（xuǎn）擇刀具幾何參數。前（qián）角：在保持（chí）刀刃強度的條件下，前角適當選擇大一些，一方麵可以磨出鋒利的刃口，另外可以減少切削（xuē）變形，使排屑順利，進而降低切削力和切削溫度。切忌使用負前角（jiǎo）刀具。　　　　後角：後角大小對後刀麵磨損及加工表麵質量有直接的影響。切削厚度是選擇後角的重要條件。粗銑（xǐ）時，由於進（jìn）給量大，切削負荷（hé）重，發熱量大，要求刀（dāo）具散熱條件好，因（yīn）此，後角應選擇小一些。精銑時，要求刃（rèn）口鋒利，減輕後（hòu）刀麵與加工表麵的摩擦，減小彈性（xìng）變形（xíng），因（yīn）此，後（hòu）角應選擇大一些。　　　　螺旋角：為使銑削平穩（wěn），降低銑削力，螺旋角應盡可能選擇大一些（xiē）。　　　　主偏角：適當減小主偏（piān）角可以改善散熱（rè）條件，使加工區的平均（jun1）溫度下降。　　　　② 改善（shàn）刀具結構。減少銑刀齒數（shù），加大（dà）容屑空間。由於鋁件材料塑性較大，加工中切削變形較大，需要較大的容屑空間，因此容（róng）屑槽底半（bàn）徑應該較大、銑（xǐ）刀齒數較少（shǎo）為好。例如，φ20mm以下的銑刀采用兩個刀（dāo）齒;φ30～φ60mm的銑刀采用三個刀（dāo）齒較好（hǎo），以避免因切屑堵塞而引起薄壁鋁件零件的變形。　　　　精磨刀齒：刀齒切削刃部的粗糙度值要小於Ra=0.4um。在使用新（xīn）刀之前，應該用細油石在刀齒前、後麵輕輕磨幾下，以消除刃磨刀齒（chǐ）時殘留的毛刺及輕微的（de）鋸齒紋。這樣，不但可以降低切削熱而且（qiě）切（qiē）削變形也（yě）比較小。　　　　嚴格控製刀（dāo）具的磨損標準：刀具磨損後，工件表麵粗糙度值增加，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，刀具磨損標準不應該大於0.2mm，否（fǒu）則容易產生積屑瘤。切削時，工件的溫度一般不要超過100℃，以防止變形。　　　　③ 改善工件的（de）夾裝（zhuāng）方法。對於剛性較差的（de）薄壁鋁件工件，可以（yǐ）采用以下的夾裝方法（fǎ），以減少變形：　　　　對於薄壁襯套類零（líng）件，如果用三爪自定心卡盤（pán）或彈簧（huáng）夾頭從徑向夾緊（jǐn），加工後（hòu）一（yī）旦鬆開，工件必然發生變形。此時，應該（gāi）利用剛性較好的軸向端麵壓緊的（de）方法。以（yǐ）零件內（nèi）孔定位，自製一個帶螺紋（wén）的穿心軸，套入零件的內孔，其上用一個蓋板壓緊端（duān）麵（miàn）再用螺帽背緊。加工外圓時就可避免夾緊變形，從而得到滿意（yì）的加工精度。　　　　對薄壁薄板工件進行加工時，*好（hǎo）選（xuǎn）用真空吸（xī）盤，以獲得分布均勻的夾緊（jǐn）力，再以較小的（de）切削用量來加工（gōng），可以很好地防止（zhǐ）工件變形。　　　　另外，還可以使用填塞法。為增加薄壁工（gōng）件的（de）工藝剛性（xìng），可在工（gōng）件內部填充（chōng）介質，以減少裝夾和切削過程中工件達變形。例如，向工件內灌（guàn）入含3%～6%硝酸鉀的尿素熔融物，加工以後（hòu），將工件浸入（rù）水或酒精中，就（jiù）可以將該填充物溶解倒出。　　　　④ 合理安排工序。高速切削時，由於（yú）加工餘（yú）量大以及斷續切削，因此銑（xǐ）削過程往往產生振動（dòng），影（yǐng）響加工精度和表麵粗糙度。所以（yǐ），數控（kòng）高速切削加工工藝過程一般可分為;粗（cū）加工-半精加工-清角加工-精加（jiā）工（gōng）等工序。對於精（jīng）度要求高的零件，有時需要進行二次（cì）半（bàn）精加工，然後再（zài）進行（háng）精加工。粗加工之後，零件可以自然冷卻，消除粗加工產生的內應力，減小（xiǎo）變形。粗加工之後（hòu）留下的餘量應大於變形量，一般為1～2mm。精（jīng）加工時，零件精加工（gōng）表麵要保持均勻的加工餘量，一般（bān）以0.2～0.5mm為宜，使刀具在加工過程中處於平穩的狀態，可（kě）以大大減少切削變形，獲得良好的表麵加工質量，保證產品的精度。　　　　3.操作技巧　　　　鋁件材料的零件在加工過程中（zhōng）變形，除了上述的原因之外，在實際操（cāo）作中（zhōng），操作方法（fǎ）也是非常重（chóng）要的。　　　　(1)對於加工餘量大（dà）的零件，為使其在加工過程中有比較好的散熱條件，避免熱量集中，加工時，宜采用對稱（chēng）加工。如有一塊（kuài）90mm厚（hòu）的板料需要加工到60mm，若銑好（hǎo）一麵後（hòu）立即（jí）銑削另（lìng）一麵，一次加工到*後（hòu）尺寸，則平麵度達5mm;若采用反複進刀對稱加工，每一麵分兩次加工到*後尺寸，可保證平（píng）麵（miàn）度達到0.3mm。　　　　(2)如果板材（cái）零件（jiàn）上有多個型腔，如圖4所示。加工時，不宜采用一個型（xíng）腔（qiāng）一個型腔的次序加（jiā）工方法，這樣容易造成零件受力不均勻而產生（shēng）變形。采用分層多次加工，每一層盡量同時加工到所有的型（xíng）腔（qiāng），然後再加工下一個層次，使零件均勻受力，減小變形。　　　　圖4　　　　(3)通過改變切（qiē）削（xuē）用量來減少切（qiē）削力、切削熱。在（zài）切削用（yòng）量的三要素中（zhōng），背吃刀量對切削（xuē）力的影響很大。如果（guǒ）加工餘量太大（dà），一次走刀的切削力太大，不僅會使零件變形，而且還會影響機床主軸剛（gāng）性、降低刀具的耐用度。如果減少背（bèi）吃刀量，又會使（shǐ）生產效率大打折扣。不過，在（zài）數控加工中都是高速銑削，可以克服這一難題。在減少背吃刀量的同時，隻要相應（yīng）地增大進給，提高（gāo）機床（chuáng）的轉（zhuǎn）速（sù），就可以降低切（qiē）削力，同時保證加工效率。　　　　(4)走刀順（shùn）序也要講究。粗加工強調的是提高加工效率（lǜ），追求單（dān）位時間內的（de）切除率，一般可采（cǎi）用逆銑（xǐ）。即以*快的速度、*短的時間切除毛坯表麵的多餘材料，基本形成精加工所要求的幾何輪廓（kuò）。而精（jīng）加工所強調的是高精度高質量，宜（yí）采用順銑。因為順銑時刀齒的切（qiē）削厚度從*大（dà）逐漸遞減至零，加工硬化程度大為減輕，同時減輕（qīng）零件的變形程度。　　　　(5)薄壁工件在加工時由於裝夾產生變形，即使精加（jiā）工也是難以（yǐ）避免的。為使工件變形減小到（dào）*低限度（dù），可以在精加工即將達到*後尺寸之前（qián），把壓緊件鬆一下，使工件自由恢複到原狀，然後再輕微壓緊，以剛能夾住工件為準(完全憑手感)，這樣可以獲得理想的加工效果。總之，夾緊力的作用點*好在支承麵上，夾緊力應作用在工件剛性好的方（fāng）向，在保證工件不鬆（sōng）動的前提下，夾緊力越小越好。　　　　(6)在加工帶型腔零（líng）件時，加（jiā）工型腔時盡量不要讓銑刀像鑽頭似的直接向下紮入（rù）零件，導致（zhì）銑刀容屑空間不夠，排屑不順暢，造成零件過熱、膨脹以及崩刀、斷刀等不利現象（xiàng）。要先用與銑刀同（tóng）尺寸（cùn）或大（dà）一號的鑽頭鑽下刀孔，再（zài）用銑刀（dāo）銑削。或者，可以用（yòng）CAM軟件生產螺旋下（xià）刀程序。　　　　影響鋁件加工精度和表麵質量的主要因素是（shì）該類零件加工過程中容易發生變形現象，這需要操作者具備一定的操（cāo）作經（jīng）驗和技巧。東莞市國匠智控有（yǒu）限公司是一家（jiā）股份製公司，旗下有 眾創為智（zhì）控科技有限公司，景哲機電有限公司，子帆機床服務公司 ，專注於數（shù）控（kòng）設備的生產'，銷售，研發，整機配套，和代工服務為一體的高薪技（jì）術企業。