加（jiā）工中心廠（chǎng）家談：減少鋁件加（jiā）工變形（xíng）方法和操作（zuò）

加工中心適合各類零件的加工（gōng），常加工材質有鋁件、鐵件和鋼件，由於鋁件（jiàn）零件材（cái）料熱膨脹係數（shù）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（chéng）中鋁件變（biàn）形提出（chū）一係列（liè）措施。　　　　1.加工變形的原因　　　　鋁件零件（jiàn）加工變形的原因很多，與材質、零件形狀、生產條件等都有關（guān）係（xì）。主要有以下幾個方麵（miàn）：毛坯內應力引起的變（biàn）形（xíng），切削（xuē）力、切削熱引起的（de）變形，夾（jiá）緊力引起的（de）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（huò）人工時效以（yǐ）及振動處理，均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。若預先加工掉毛坯的多餘部分，縮小各部分的餘量，不僅可以減（jiǎn）少以後工序的加工變形，而且預先加工後放置一段時間，還（hái）可以釋放一部分內應力。　　　　例如圖1所示為大（dà）梁零件，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（suǒ）示一次性加工成形，平麵度誤差可高達（dá）14mm，若按圖中實線進行預加工，自然時效一段時間後再加工成形為所需要的零件，則平麵度誤差可以（yǐ）減小到3mm。　　　　圖1　　　　圖2為某型號穿蓋（gài）器零件，局部*小厚度僅為3mm，加工前的毛坯厚度為20mm。可以上（shàng）加工中（zhōng）心用壓板換壓的方法（fǎ）將零件直接加工到尺寸（cùn），但是從工作台上取下來時，零件底部兩端會向上翹起，造成尺寸嚴（yán）重超差甚至報廢。　　　　圖2　　　　所以在加工之前，先在毛（máo）坯上開一個應力釋放槽，如圖3實線位置所示，再從工作台上取下，自然時效1～2h，讓變形盡量在此時全部發生。之後，增加（jiā）一個鉗工（gōng）校平工序將零件校平（píng），則零件在後續加工中變（biàn）形量會大（dà）幅度地降低。　　　　圖3　　　　(2)改（gǎi）善刀具的切削能（néng）力 刀具的材料、幾何（hé）參數對切削力、切削熱有重要的影（yǐng）響，正確選擇刀具，對減少零件加工變（biàn）形至關重要。　　　　① 合理選擇刀具幾（jǐ）何參數。前角：在保持刀（dāo）刃強度的條件下，前角適當選擇大（dà）一些，一方麵可以磨出鋒利（lì）的刃口，另外可以減少切削變形，使排屑順利，進而降低切削力和切削（xuē）溫度。切忌使用負前角刀具。　　　　後角：後角大小對後刀麵磨損及加工（gōng）表麵質量有直接的影響。切削厚（hòu）度是選擇後角的重（chóng）要條件。粗銑時，由於進給量大，切削負荷重，發熱量大，要求刀具散熱條件好，因此，後角應選擇小一些。精銑時，要求刃口（kǒu）鋒利（lì），減輕後刀麵與加工表（biǎo）麵的摩（mó）擦，減小彈性變（biàn）形，因此，後角應（yīng）選擇大一些。　　　　螺旋角：為使銑削平穩，降低銑削（xuē）力，螺旋角應盡可能選擇大一些。　　　　主偏角：適當減小主偏角可以改善散（sàn）熱條件，使加工區的平均溫度下降。　　　　② 改善刀具結構。減少（shǎo）銑刀齒數，加大容屑空間。由（yóu）於鋁（lǚ）件材料塑性較大，加工中切削變形較大，需（xū）要較大的容屑空間，因（yīn）此容屑槽底半徑應該較大（dà）、銑（xǐ）刀齒（chǐ）數（shù）較少（shǎo）為好。例如（rú），φ20mm以下的銑刀采用兩個刀齒;φ30～φ60mm的銑刀采用三個（gè）刀齒較好，以避免因切屑堵塞（sāi）而引起薄壁鋁件零件的變形。　　　　精磨刀齒：刀齒切削刃部（bù）的（de）粗糙度值要小於Ra=0.4um。在使用新刀（dāo）之前，應該用細油（yóu）石在刀齒前、後麵輕輕磨幾下，以消除刃磨（mó）刀齒時殘留的毛刺及輕微（wēi）的鋸齒紋（wén）。這樣，不但可以降低（dī）切（qiē）削熱（rè）而且切削變（biàn）形也比較小。　　　　嚴格（gé）控製刀具的磨損（sǔn）標（biāo）準：刀具磨損後，工（gōng）件表麵粗糙度值增加，切削溫度上升，工件（jiàn）變形隨之增加。因此，除選用耐磨性好的刀具材（cái）料外，刀具磨損標準不（bú）應該大於0.2mm，否則容（róng）易產生積（jī）屑瘤。切（qiē）削時（shí），工件的溫度一般（bān）不（bú）要超過100℃，以防止變形。　　　　③ 改善（shàn）工件的夾（jiá）裝方法。對於（yú）剛性較差的薄壁鋁件工件，可以采用以（yǐ）下的夾裝方法（fǎ），以減少變形：　　　　對於薄壁襯套類零件（jiàn），如果用三（sān）爪自定心卡盤或彈簧夾頭從徑向夾緊（jǐn），加工後一旦鬆開，工（gōng）件（jiàn）必然發生變形（xíng）。此時，應該利用剛性較好的（de）軸向端麵壓緊的方法（fǎ）。以零件（jiàn）內（nèi）孔定位，自製一個帶螺紋的穿心軸，套入零件的內孔，其上用一個蓋板壓緊端麵再用螺帽背緊。加工外圓時就（jiù）可避免夾緊（jǐn）變形，從而（ér）得到滿意（yì）的加工精度。　　　　對薄壁薄板工件進行加工時，*好選用真空吸盤，以獲得分布均勻的夾緊力，再以較小的切削用量來（lái）加工，可（kě）以很好地防止工件變形。　　　　另外，還可以使用填塞法（fǎ）。為增加薄壁工（gōng）件的工藝（yì）剛性，可在工件內部填充介質，以（yǐ）減少裝夾和切削過程中工件達（dá）變形。例如，向工件內灌入含3%～6%硝酸鉀的尿素熔（róng）融物，加工以後，將工件浸入水或酒精中，就可以將該填充物溶解倒出。　　　　④ 合理安排工序。高速（sù）切削時，由於（yú）加工餘量大（dà）以及斷續切削，因此銑削過程往往產生振動，影響加工精度和（hé）表（biǎo）麵粗糙度。所以（yǐ），數控高速切削加工工藝過程一般可分為;粗加工-半精加工（gōng）-清角加工（gōng）-精加工等工（gōng）序（xù）。對於精（jīng）度要求（qiú）高的零件，有時需要進行二次半（bàn）精加工，然（rán）後再（zài）進行精加工。粗加工之後，零件可以自然冷卻（què），消除粗加工產生的內（nèi）應力，減小變形。粗加（jiā）工之後留下的餘量應大於變形量，一般為1～2mm。精加工時，零件精加工表麵要保持均勻的加工餘量，一般以0.2～0.5mm為宜，使刀具在加（jiā）工過程中處於平穩的狀態，可以大大（dà）減少切削變形，獲得良（liáng）好的表麵加工（gōng）質量，保證產品的精度。　　　　3.操（cāo）作技（jì）巧　　　　鋁件材（cái）料的零件在加工過程中（zhōng）變形，除了上述的原因之外，在實際操作中，操作（zuò）方法也（yě）是（shì）非常重要的。　　　　(1)對於加工餘量大的零件，為使其在加（jiā）工過程中（zhōng）有（yǒu）比較好的散熱條（tiáo）件，避免（miǎn）熱量集中，加工時，宜采用對稱加工。如有一塊90mm厚的板料需要加（jiā）工到60mm，若（ruò）銑好（hǎo）一麵後立即銑削另一麵，一次加工到*後尺寸，則平麵度達5mm;若采用反複進刀對稱加（jiā）工，每一麵（miàn）分兩次加工到*後尺（chǐ）寸，可保證平麵度達到0.3mm。　　　　(2)如果板材零件上有多個型（xíng）腔，如（rú）圖4所示。加工時，不（bú）宜采（cǎi）用一個型腔一個型腔的次序加工方法，這樣容（róng）易造成零件受力不均勻而產生變形。采用分層多次加工，每一層盡量同時加工（gōng）到所有的型腔，然後再加工（gōng）下一個（gè）層次，使零件均勻受力，減小變形。　　　　圖4　　　　(3)通過改變切削用量來減少切削力、切削熱。在切削用量的三要素中，背吃（chī）刀量對切削力的影響（xiǎng）很大。如果加工餘量太大，一次走刀的切削力太大，不僅會使零件變（biàn）形，而且還（hái）會影響機床主軸剛性、降低刀具的（de）耐用（yòng）度。如果減少背吃刀量，又會使生產效率大打（dǎ）折扣。不過，在數控加工中都是（shì）高速銑削，可以克服這一難題。在減少（shǎo）背吃刀量的同（tóng）時（shí），隻要相應地增大進給，提高機床的轉（zhuǎn）速，就可以（yǐ）降低切削力，同（tóng）時（shí）保證加工（gōng）效率。　　　　(4)走（zǒu）刀順（shùn）序也要講究。粗加工強調的是提高加工效率，追求單位（wèi）時間內（nèi）的切除率，一般可（kě）采用（yòng）逆銑。即（jí）以*快的速度、*短的時間（jiān）切除毛坯表麵的多餘材料，基本形成精加（jiā）工所要（yào）求的幾何輪廓（kuò）。而精加工所強調（diào）的是高精度高（gāo）質量，宜采用順銑。因為順銑時刀齒的切削厚度從（cóng）*大逐漸遞減至零，加工硬化程度大為減輕，同時減輕零件的（de）變形程（chéng）度。　　　　(5)薄壁工件在加工時由於裝夾產生變形，即使（shǐ）精加工也是（shì）難以避免的。為使工件變形減小到*低限度，可以在精加工即將（jiāng）達到*後尺寸之前，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（quán）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（jiá）緊力應作用在工件剛性好的方（fāng）向，在保（bǎo）證工件不鬆動的前提下，夾緊力越小越好。　　　　(6)在加工帶型腔零件時，加工型腔時盡（jìn）量不要讓銑（xǐ）刀像鑽頭似的直（zhí）接向下（xià）紮入零（líng）件，導致（zhì）銑刀容屑空（kōng）間不（bú）夠，排屑不順暢，造成（chéng）零件過熱（rè）、膨脹以及崩刀、斷刀等不利現（xiàn）象。要先用與銑刀同尺寸或大一號的鑽頭鑽下刀孔，再用銑刀銑（xǐ）削。或者，可以用CAM軟件生產螺旋下刀程序。　　　　影響鋁件加工精度和表麵質量的主要因素是該類零件加工過程中（zhōng）容（róng）易發（fā）生變形現象，這需要操作者具備一（yī）定的操（cāo）作經驗和技巧。東莞市國匠智控有限（xiàn）公司是一家（jiā）股份製公司，旗下（xià）有 眾創為智控科技有限公司，景哲機電有限公司（sī），子帆機床服（fú）務公司 ，專注於數控設備的生產'，銷售，研發，整機配套，和代工（gōng）服務為一體的高薪技術企業。