加工中心廠家談：減少鋁件（jiàn）加工變形（xíng）方法（fǎ）和操作

加工中（zhōng）心適合各類零件的加工，常加工材質有鋁（lǚ）件、鐵件和鋼件，由於鋁件（jiàn）零（líng）件材料熱膨脹係數較大，薄壁加（jiā）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件變形提（tí）出一係列措（cuò）施。　　　　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（zhì）、零件形（xíng）狀、生（shēng）產條件等都有關係（xì）。主要有以下幾個方麵：毛（máo）坯內（nèi）應（yīng）力引起的變形，切（qiē）削力、切削熱引起的（de）變形，夾緊力引起的變形。　　　　2.減少加工變形的工藝措施　　　　(1)降低毛坯的內應力 采用自然或人工時效以及振動處理（lǐ），均可部（bù）分消除毛坯的內應力。預先加工也是行之有效的工藝方法（fǎ）。對肥頭大耳的毛坯，由於餘量大，故加工後變形（xíng）也（yě）大。若預先加工掉毛坯的多（duō）餘部分，縮小各部分的餘量，不僅可以減少以後工序的加工變形，而且預（yù）先加工後放置一段時間，還可以釋放一部分內應（yīng）力。　　　　例如圖1所示為（wéi）大梁零件，毛坯形狀如圖雙點劃線所示重60kg，而零件（jiàn）僅（jǐn）重3kg。若按圖中（zhōng）虛線所示一次性加工成形，平麵度誤差可高達14mm，若按圖（tú）中實線進行預加（jiā）工，自然時效一段時間後再加工成形為所需（xū）要的零件，則平麵度誤（wù）差可以（yǐ）減小到3mm。　　　　圖1　　　　圖2為某型號穿蓋器零件，局部*小厚（hòu）度僅為3mm，加工前的毛坯厚（hòu）度為20mm。可以（yǐ）上加工中心用壓板換壓的方法將零件直接（jiē）加工到尺寸，但是從工作台上取下來時（shí），零件底部兩端會向上翹（qiào）起，造成尺寸嚴重超差甚（shèn）至報廢。　　　　圖2　　　　所以在加工之前，先（xiān）在（zài）毛坯上開一個（gè）應力釋（shì）放槽，如圖3實線位置所示，再從工作台上取下，自然時效1～2h，讓變形盡量（liàng）在此時全部（bù）發（fā）生。之後，增加一（yī）個鉗工校平工序將零件校平，則零件在後續（xù）加（jiā）工中變形量會大幅度地降低。　　　　圖3　　　　(2)改善刀具的切削能力 刀具的材料、幾何參數對切削力、切削熱有（yǒu）重要的影響，正確選擇刀具，對減少零件加工變形至關重要（yào）。　　　　① 合理選擇刀具幾何參數。前角：在保持刀刃強度（dù）的條件下，前角適當選擇大一些，一方麵可以磨出鋒利的（de）刃口，另外可以（yǐ）減少切削變形，使排屑順（shùn）利，進（jìn）而（ér）降低切削（xuē）力和切削溫度。切忌使用負前（qián）角（jiǎo）刀具（jù）。　　　　後角：後角大小對後刀麵磨損及加工表麵質量有直（zhí）接（jiē）的影響。切削（xuē）厚度是選擇（zé）後角的重要條件。粗（cū）銑時，由於（yú）進給量大，切削負荷重，發熱量大，要求（qiú）刀具散熱條件好（hǎo），因此，後角應選擇小一些（xiē）。精銑時，要求刃口鋒利，減（jiǎn）輕後刀麵與（yǔ）加工（gōng）表麵的摩擦，減小彈性變形，因此（cǐ），後角應選擇大一（yī）些。　　　　螺旋角：為使銑削平穩，降低銑削力，螺旋角應盡可能選擇大一些。　　　　主偏角：適當減小主偏角（jiǎo）可以改（gǎi）善（shàn）散熱條件，使加工區（qū）的平均溫度下降。　　　　② 改善刀具結構（gòu）。減少銑刀齒數，加大容屑空間（jiān）。由於鋁件材料塑性較大，加工中切削變形較大，需要（yào）較大的容屑空間，因此容屑槽底（dǐ）半徑應該較大、銑刀齒數較少為好。例如，φ20mm以下的銑刀采（cǎi）用兩個刀（dāo）齒（chǐ）;φ30～φ60mm的銑刀采用三個刀齒較好，以避免因切屑堵塞而引起薄壁鋁件零件的變（biàn）形。　　　　精磨刀齒：刀齒切削刃部的粗糙（cāo）度值要小於（yú）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（xiāo）除刃磨刀齒時殘留的毛刺及輕微（wēi）的鋸齒紋。這樣，不但可以降低切削（xuē）熱而且切削變形也比較小（xiǎo）。　　　　嚴格控製刀具的磨損標準（zhǔn）：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（zhǐ）變（biàn）形。　　　　③ 改善工件的夾裝方法（fǎ）。對於剛性較（jiào）差的薄壁鋁件工件，可以采用以下的夾裝方（fāng）法，以減少變形：　　　　對於薄壁襯套類零件，如果用三爪自定（dìng）心卡盤或彈簧夾頭從徑向夾緊，加工後一旦鬆開，工（gōng）件必然發生變形。此（cǐ）時，應該利用剛性較好的軸向端麵（miàn）壓（yā）緊的方法。以零件內孔（kǒng）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麵再用螺帽背緊。加工（gōng）外圓時就可避免夾緊變形，從而（ér）得到滿意的加工精度（dù）。　　　　對薄壁薄板工件進行加工（gōng）時，*好選用真空吸盤，以獲得分布均勻的夾緊力，再以較小的切削用（yòng）量來加工，可以很好地防止工件變形。　　　　另外，還可以使用填塞（sāi）法。為增加薄壁工件的工藝剛性，可在（zài）工件內部（bù）填充介質，以（yǐ）減少裝（zhuāng）夾和切削過（guò）程中工件達變形。例如，向工件內灌（guàn）入含3%～6%硝（xiāo）酸鉀的尿素熔融物，加工以後（hòu），將工件浸入水或酒精中，就可以將該填充物溶解倒出。　　　　④ 合理安排（pái）工序。高速切削時，由於（yú）加工（gōng）餘量大以及斷續切削，因此銑削過程往往產生振動，影響加工精度（dù）和表麵粗糙度。所以，數控高速切削加工工藝過程一般可分為;粗加工-半精加工-清（qīng）角加工-精加工等工序。對於精度要求高的零件，有時需要（yào）進行二次半（bàn）精加（jiā）工，然後再進行精加工。粗加工之後，零件可以自然冷卻，消除粗加工產生的內應力，減小變形。粗加工之後留下的餘量應大於變形量，一般為1～2mm。精加工（gōng）時，零件精加工（gōng）表麵要保持均勻的加工餘量，一（yī）般以0.2～0.5mm為宜，使刀具在加工過程中處於平穩的狀態，可以大大減少切（qiē）削變（biàn）形，獲得（dé）良好的表麵加工質量，保證產品的精度（dù）。　　　　3.操作技巧　　　　鋁件材料的零件在加工過（guò）程中變形，除了上述的原（yuán）因之外，在實際操作中，操作方法也是非常重要的。　　　　(1)對於加工餘量大的零件，為使其（qí）在加工過程中有比較好的散熱條件（jiàn），避免熱量集中，加工時，宜采用對稱加工。如有一塊90mm厚（hòu）的板料需要加工到60mm，若銑好一麵後立即銑削另一麵，一次加（jiā）工到（dào）*後（hòu）尺寸，則平麵度達5mm;若采用反複（fù）進刀對稱加工，每一麵分兩次加工到*後尺寸，可保證平麵度達到0.3mm。　　　　(2)如果板材零（líng）件（jiàn）上有多個型腔，如圖4所示。加工時，不宜（yí）采用一個（gè）型腔一個型（xíng）腔的次序加工方法，這樣容易造成零（líng）件（jiàn）受力不均勻而產生變形。采用分層多次加工，每一層盡量（liàng）同時加工到所有的型腔，然後再（zài）加工下一個層次，使零（líng）件均勻受力，減小變形。　　　　圖4　　　　(3)通過（guò）改變（biàn）切削用量來減少切削（xuē）力、切削熱。在切削用量的三要素中，背吃刀（dāo）量對切削力的影響很大。如果加工餘量太大，一（yī）次走刀的切削力太大，不僅會（huì）使零件變形，而且還（hái）會影響機床主軸剛性、降低刀具的耐用度。如果減少背吃刀量，又會使（shǐ）生產效率大打折（shé）扣。不過，在數控（kòng）加工中（zhōng）都是高速銑削，可以克服這一難題。在減少背吃刀量的同（tóng）時，隻要相應地增（zēng）大進給（gěi），提高機床的轉速，就可以降低切削力（lì），同時保證加工效率。　　　　(4)走刀順序也要講究。粗加工強調的是提高加工效率，追求單位時（shí）間（jiān）內（nèi）的切除率，一般（bān）可采用逆銑。即以*快的速度、*短的時（shí）間切除毛坯表麵的多餘材料，基（jī）本形成精加工所要求的幾何輪廓。而精加工所強（qiáng）調（diào）的是高精度高質量，宜采（cǎi）用順銑。因為順銑時刀齒的切削厚度從*大逐漸遞減至（zhì）零，加工硬化（huà）程度大為減輕，同時減輕零件的變形程度。　　　　(5)薄壁工件在加工時由於裝夾（jiá）產生變形，即使精加工也是難以避免的。為使工件變形減小到*低限度，可以在精加工（gōng）即將達到（dào）*後尺寸之前，把（bǎ）壓緊件鬆一下，使（shǐ）工件自由恢複到原狀，然後再輕微壓緊（jǐn），以剛（gāng）能夾住工件為準(完全憑手感)，這樣可以獲（huò）得理想的加工效果。總之，夾緊力的作用點*好在（zài）支承麵上，夾緊力應作用在工件剛性好的方向，在保證工件不鬆動的前提下，夾緊力越小（xiǎo）越好。　　　　(6)在加工帶型腔零件時（shí），加工型腔時（shí）盡量不要讓銑刀像鑽頭似的直接向下紮入（rù）零件，導致銑刀容屑空間不夠，排屑不順暢，造成零件過（guò）熱、膨脹以及崩刀、斷刀等不利現象。要（yào）先用與銑刀同尺寸或大一號（hào）的鑽頭鑽下刀孔，再用銑刀銑削。或者，可以用CAM軟件生產螺旋下刀程序。　　　　影響鋁件加工精（jīng）度和表麵質量的主要因素是該類零件加工過程中容易發生變形現象，這需（xū）要操作者具備一定的操作經驗和（hé）技（jì）巧。東（dōng）莞市國匠智控有限公司（sī）是一家股（gǔ）份製公司，旗下有 眾創為智控科技有限公司，景哲機電有限公司，子帆機床服務公（gōng）司 ，專注於數控設備的生產'，銷售，研發，整機配套，和代工服務（wù）為一體的高薪技術企業。