加工中心廠家談：減少鋁（lǚ）件加工變（biàn）形方法和操作

加工中心適合各（gè）類零件的加工，常（cháng）加工材質有鋁件、鐵件和鋼件，由於鋁（lǚ）件零件材料熱膨（péng）脹係數較大，薄壁加工過程中很容易變形。加工中心（xīn）廠家針對減少加工過程中鋁件變形提出一係列措施。　　　　1.加（jiā）工變形（xíng）的原因　　　　鋁（lǚ）件零件加（jiā）工（gōng）變形的（de）原因很（hěn）多，與材質、零件形狀（zhuàng）、生（shēng）產條（tiáo）件等都有關係。主要有以下幾（jǐ）個方（fāng）麵：毛坯內應力引起的（de）變形，切（qiē）削（xuē）力、切削熱（rè）引起的變形，夾緊力引起的變形。　　　　2.減少加工變形的工藝措施　　　　(1)降（jiàng）低毛坯（pī）的內應力 采用自然或人工時效（xiào）以及振動處理（lǐ），均可部分消除毛坯的內應（yīng）力。預先（xiān）加工也是行（háng）之有效（xiào）的工藝方（fāng）法。對肥頭大耳的毛坯，由於餘量大，故加工後變形也大（dà）。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（hái）可以釋放一（yī）部分內應力。　　　　例如圖1所示為大梁零件，毛坯形狀如圖雙（shuāng）點劃線所示重60kg，而零件僅重3kg。若按圖中虛線所示一次性（xìng）加工成形，平麵度誤差可高達14mm，若按圖中實線進行（háng）預加工，自然時效一段時間後再加工成形（xíng）為所需要的零件，則平麵度（dù）誤差可以減小到3mm。　　　　圖1　　　　圖2為某型號穿蓋器零件，局部*小（xiǎo）厚度僅為3mm，加工（gōng）前的毛坯厚度為20mm。可以上加工中心用壓板換壓（yā）的方法將零件直接加工到尺寸，但是從工作台上取下來時，零件底部兩端會向上翹起，造成尺寸嚴重超差甚至報廢。　　　　圖2　　　　所以在加工之前，先在毛坯上開一個應力釋（shì）放槽，如（rú）圖3實線位置所示（shì），再從（cóng）工作台上（shàng）取下，自然時效1～2h，讓變形盡量在（zài）此時全部發生（shēng）。之後，增加一（yī）個鉗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度地（dì）降低。　　　　圖3　　　　(2)改善刀具的切削能力 刀具的材（cái）料、幾何參數對切削力、切削熱有重要的影響，正確選擇（zé）刀具，對（duì）減少零件加工變形至關重要。　　　　① 合理選擇刀具幾何（hé）參（cān）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（kě）以減（jiǎn）少切削變形，使排屑順利，進而降低切（qiē）削力和切削溫度。切忌使（shǐ）用負前角刀具。　　　　後角：後角大小對後刀麵磨損及（jí）加工表麵質量有直接的影響。切削（xuē）厚度是選擇後角的重要條件（jiàn）。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（yīng）選擇小一些。精銑時（shí），要求刃口鋒利，減（jiǎn）輕後刀麵與加（jiā）工表麵的摩擦，減小彈性變形，因此，後（hòu）角應（yīng）選（xuǎn）擇大一些（xiē）。　　　　螺旋角：為使（shǐ）銑削平穩，降低銑削力，螺（luó）旋角應盡可能選擇大一些。　　　　主偏角：適當減小主偏（piān）角可以改善散熱條件（jiàn），使加工（gōng）區的平均溫（wēn）度下降。　　　　② 改善刀具結構。減少銑刀齒（chǐ）數，加大容屑空間。由於鋁件（jiàn）材料塑性（xìng）較大，加工中切削變（biàn）形較大，需要較大的容屑空間，因此容屑槽底半徑應該較（jiào）大、銑（xǐ）刀齒數較少為好。例如，φ20mm以下的銑刀采用兩（liǎng）個刀齒;φ30～φ60mm的銑刀采用三個刀齒較好，以避免因切屑（xiè）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。在使用新刀（dāo）之前，應該用細油石在（zài）刀齒前、後麵輕輕磨幾下，以消除（chú）刃（rèn）磨刀齒時殘（cán）留的毛刺及輕微（wēi）的鋸齒紋。這樣，不但（dàn）可以降低切削熱而（ér）且切（qiē）削變形也比較小。　　　　嚴格控製刀具的磨損標準：刀具磨損後，工件表麵粗糙度值增加，切削溫度上升，工件（jiàn）變形隨之增加（jiā）。因此（cǐ），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（shēng）積（jī）屑瘤。切削時，工件的溫度一般不要超（chāo）過100℃，以防止變形。　　　　③ 改善工件的夾裝方法。對於剛性較差的薄壁鋁件工（gōng）件，可以采用以下的（de）夾裝方（fāng）法，以減少變形：　　　　對（duì）於薄壁襯套類零件，如果（guǒ）用三爪自定心卡盤或彈簧夾頭從徑（jìng）向夾緊，加工（gōng）後一（yī）旦鬆開，工件必然發生（shēng）變形。此時，應該利用剛性較好的軸向端麵壓緊的方法。以零件內孔定位，自製一個帶螺紋的（de）穿心軸，套入零件的內孔，其上用一個蓋板壓緊（jǐn）端（duān）麵再用螺帽背緊。加工外圓時就（jiù）可避免夾緊（jǐn）變形，從而得到滿意的加工精度。　　　　對薄壁薄板工件進（jìn）行加（jiā）工時，*好選用真空吸盤，以（yǐ）獲得分布均勻的夾緊力，再以較小的（de）切削用（yòng）量來加工（gōng），可以很好地（dì）防（fáng）止工件變形。　　　　另外，還可以使用填塞法。為增加薄壁工件的工藝剛性，可在工件內（nèi）部填充介質，以減（jiǎn）少裝（zhuāng）夾和切削過程中工（gōng）件達變形。例如（rú），向工（gōng）件內灌入含3%～6%硝酸鉀的尿素熔融物，加工以後，將工件浸入水或酒精中（zhōng），就可以將該填（tián）充物溶解倒出（chū）。　　　　④ 合理安排工序。高速（sù）切削時，由於加（jiā）工餘量大（dà）以及斷續切削，因此銑削過程往往產生（shēng）振（zhèn）動，影響加工精度和表麵粗糙度。所以（yǐ），數控高速切削加（jiā）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（děng）工序。對於精度要求高（gāo）的零件，有時需要進行二次半精加工，然後再進行精加工。粗加工之後，零件可（kě）以自然冷卻，消除粗加工（gōng）產生（shēng）的內（nèi）應力，減小變形。粗加工之後留下的餘量應大於變形量，一般（bān）為1～2mm。精加工時，零件精加工表（biǎo）麵要保持均勻的加工餘量，一般以0.2～0.5mm為宜，使刀具在加工（gōng）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（zhì）量，保證（zhèng）產品的精度。　　　　3.操作技巧　　　　鋁（lǚ）件材料的零件在加工過程中變（biàn）形，除了（le）上述（shù）的原因之外，在實際操作中，操作方法也（yě）是非常重要的。　　　　(1)對（duì）於加工（gōng）餘量大的零件，為（wéi）使其在加工過程中（zhōng）有比較好的散熱條件，避免熱量集中，加工時，宜采用對稱加工。如有一塊90mm厚的（de）板料需要加工到60mm，若銑（xǐ）好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（ruò）采（cǎi）用（yòng）反複進刀對稱加工，每一麵分（fèn）兩次加工到*後（hòu）尺寸，可（kě）保證平麵度達到0.3mm。　　　　(2)如（rú）果板材（cái）零件上有多個型腔，如圖4所示。加工時，不宜采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（lì）不均勻而產生變形。采用分層（céng）多次加工，每一層盡（jìn）量同時加工到（dào）所有的（de）型腔，然後再加工下一個層次，使零（líng）件均（jun1）勻受力，減小變形。　　　　圖4　　　　(3)通過改變切削用（yòng）量來減少切削力、切削熱。在切削用量的三要（yào）素中，背吃刀量對切削力的影響很大。如果加工餘量太大，一次走刀的切削力太大，不僅會使零件變形，而且還會影（yǐng）響機（jī）床主（zhǔ）軸剛性、降低刀具的耐用度。如果減少背吃刀量，又會使生產效率大打折扣。不過，在數控加工中都是高速銑削，可以（yǐ）克服這一難題（tí）。在（zài）減少背吃刀量的同時，隻要相（xiàng）應地增大進給，提高機床的轉速，就可以（yǐ）降低切（qiē）削（xuē）力，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（dān）位時間內的（de）切除率，一般可采用逆銑（xǐ）。即以*快的速度、*短（duǎn）的時（shí）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（hé）輪廓。而精加工（gōng）所強（qiáng）調的是高精度高質量，宜采用順銑。因為順銑時刀齒的切削厚度從*大（dà）逐漸遞減至零，加工硬化程（chéng）度大（dà）為減輕，同時減輕零件的變形程度。　　　　(5)薄壁（bì）工件在加工時由於裝夾產生變形（xíng），即使精加工也是難以避免的。為使工件（jiàn）變形減小到*低限度，可以在精加工即將達（dá）到*後尺寸之（zhī）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（jǐn），以剛能夾（jiá）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（jiá）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，夾緊力越小越好。　　　　(6)在加工帶型腔零件時，加（jiā）工型（xíng）腔時盡量不要讓銑刀像鑽（zuàn）頭似的直接向下紮入零件（jiàn），導致銑刀容屑空間不夠，排屑不順暢，造成零件過熱、膨脹以及崩刀、斷刀等不利現象。要先用與銑刀同尺寸或大一號的鑽頭鑽下刀孔，再（zài）用銑（xǐ）刀銑削。或者，可以用CAM軟件生產螺旋下刀程序。　　　　影（yǐng）響鋁件加工精度和表麵質（zhì）量的主要因素是該類零件加（jiā）工過程中（zhōng）容易發生變形現（xiàn）象，這需要操作者具備一定的（de）操作（zuò）經驗和技巧。東莞市國匠（jiàng）智控有限公司是一家股份製公司，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（jì）術企業。