加工中心廠（chǎng）家談：減少鋁件加工變形方法和操作

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（lǚ）件零件材料熱（rè）膨脹係數較大，薄壁加工過程中（zhōng）很容（róng）易變（biàn）形。加工（gōng）中心廠（chǎng）家針對減少加工過程中鋁件變形提出一係列措施。　　　　1.加工變（biàn）形的原因　　　　鋁件零件加工變形的原（yuán）因很多，與材質、零件（jiàn）形狀（zhuàng）、生產條件等都有關係。主要有以下幾個方麵：毛坯內應力引起的變形，切削力、切削熱引（yǐn）起的變形，夾緊力引起（qǐ）的變形。　　　　2.減少（shǎo）加工變形（xíng）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（zhèn）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（hòu）變形也大。若預先加工掉毛坯的多餘部分，縮小各（gè）部（bù）分的餘量，不僅可（kě）以減少以後工序的加工變形，而且預先加工後放置（zhì）一段時間，還可以釋放一部分內應力。　　　　例如圖1所示為大梁（liáng）零件，毛坯形（xíng）狀如圖雙點劃線所示（shì）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14mm，若按圖中實線進行預加工，自然時效一段時間後再加（jiā）工成形為所需要的零件（jiàn），則平麵度誤差可以減小到3mm。　　　　圖1　　　　圖2為某型號穿蓋（gài）器零（líng）件，局部*小厚度僅為3mm，加工前的毛坯厚度（dù）為20mm。可以上加工中心用壓板換壓的方（fāng）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（shàng）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（pī）上開一個應力（lì）釋（shì）放槽，如（rú）圖3實線位置所示，再從工作（zuò）台上取下，自然時效1～2h，讓變形盡量在此時（shí）全部發生。之後，增加一個鉗工校平工（gōng）序（xù）將零件校平，則零件在（zài）後續加工中變形量（liàng）會大幅度（dù）地降低。　　　　圖（tú）3　　　　(2)改善刀具的切削（xuē）能力 刀具的材料、幾何參數對切削力、切削熱有重要的影響，正確選擇刀具，對減少零件加工變形至關重要。　　　　① 合理選（xuǎn）擇刀具幾（jǐ）何參數。前（qián）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刃口，另外（wài）可以減少切削變（biàn）形（xíng），使排屑順利，進而降低（dī）切削力和切削溫度。切忌使用負前角刀具。　　　　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。切削厚（hòu）度是（shì）選擇後角的重要條件。粗（cū）銑時，由於進（jìn）給量大，切削負荷重，發熱量大，要求刀具散（sàn）熱條件（jiàn）好，因（yīn）此，後角應選擇小一些。精銑時，要（yào）求刃口鋒利，減輕後刀麵與加工表麵的摩擦，減小彈性變（biàn）形，因此，後角應選擇大一些。　　　　螺旋（xuán）角：為使銑削平穩（wěn），降低銑削（xuē）力，螺旋（xuán）角應盡可能選擇大一些。　　　　主偏（piān）角：適當減小主偏角可以改善散熱條件，使加工區的平均溫度（dù）下降（jiàng）。　　　　② 改善刀具結構（gòu）。減少銑刀齒數，加大容屑空間。由（yóu）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，因此容屑槽（cáo）底半（bàn）徑應該較大、銑刀齒數較少為好。例如，φ20mm以下的銑刀采用兩個（gè）刀齒;φ30～φ60mm的銑刀采用三個刀齒較好，以（yǐ）避免（miǎn）因切屑堵塞（sāi）而引起薄壁鋁件零件的變形。　　　　精磨刀齒：刀齒切削刃部的粗糙度值要小於Ra=0.4um。在使用（yòng）新刀之前，應該用（yòng）細油石在刀齒前、後麵輕輕磨（mó）幾下，以消除刃磨刀（dāo）齒時殘留的毛刺及輕微（wēi）的鋸齒紋。這樣，不但可以降低切削熱而且切削變形也比較（jiào）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（jiàn）變形隨之增加。因此，除選用耐磨性（xìng）好（hǎo）的刀具材料外，刀具磨損標準不應（yīng）該大於0.2mm，否則容（róng）易產生積屑瘤（liú）。切削時，工（gōng）件的溫度一般不要超過100℃，以防止變形。　　　　③ 改善工件的夾（jiá）裝方法。對於剛性較差的薄壁鋁件（jiàn）工件，可以采用以下的夾裝方法，以減少變形：　　　　對於薄壁襯套類零件，如（rú）果用三爪自定心卡盤或彈（dàn）簧夾頭從（cóng）徑向夾緊，加工後一旦鬆開，工（gōng）件必然（rán）發生變形。此時，應該利用剛性較好的軸向（xiàng）端（duān）麵（miàn）壓緊的方法。以零件內孔定（dìng）位，自製一（yī）個帶螺（luó）紋的穿心軸，套入零件（jiàn）的內孔，其上用（yòng）一個蓋板壓緊端麵再用螺帽背緊。加工外圓時就（jiù）可避免夾緊變形，從而得（dé）到滿意的加工精度。　　　　對薄壁薄板工件進行加（jiā）工時，*好選用真（zhēn）空吸盤，以獲得分布均勻的夾緊力，再以較小的切削（xuē）用量來加工，可以很（hěn）好（hǎo）地防止工件變形。　　　　另外，還可（kě）以使用填塞法。為（wéi）增加薄壁工件的工藝剛性，可在工件內（nèi）部填充介質（zhì），以（yǐ）減少裝（zhuāng）夾和切削過程（chéng）中工件達變形。例如，向工件（jiàn）內灌入含3%～6%硝（xiāo）酸鉀的尿（niào）素熔融物，加（jiā）工以後（hòu），將工件（jiàn）浸入水或酒精中，就可以將（jiāng）該填充物溶解倒出。　　　　④ 合理安排工序。高速切削（xuē）時，由（yóu）於加工餘量大以及斷續切（qiē）削，因此銑削過程往往產生振動，影響加工精度和表麵粗糙度。所以，數控高速切削加工工藝過程一（yī）般可分為;粗加工-半精加工-清角加（jiā）工-精加工等工序。對於（yú）精度要求高的零件，有時需要進行（háng）二次半精加工，然後（hòu）再進行精加工。粗加工（gōng）之後，零件可以自然冷卻，消除粗（cū）加工產（chǎn）生的（de）內（nèi）應力，減小變形。粗加工之後留下的餘量（liàng）應大於變形量，一般為1～2mm。精加工時（shí），零件（jiàn）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（shǐ）刀具（jù）在加工過程中處於平穩的狀態，可以大大減少切削變形，獲得良好的表麵加工（gōng）質量，保（bǎo）證產品的精度。　　　　3.操作技巧　　　　鋁件材料的（de）零件在加（jiā）工過程中變形，除了上述的（de）原（yuán）因之（zhī）外，在實際操作中，操作方法也是非常重要的（de）。　　　　(1)對於加工餘量大的零件，為使其在加工過（guò）程中有比較（jiào）好的散熱條件，避免熱（rè）量集中，加工時（shí），宜采用對稱加工。如有一（yī）塊90mm厚的（de）板料需要加工到60mm，若銑好一麵（miàn）後（hòu）立即銑削另一（yī）麵，一次加工到*後尺寸，則平麵度達5mm;若采用（yòng）反複進刀對稱加工，每一麵分兩次加工到*後尺寸（cùn），可保證平麵度達到（dào）0.3mm。　　　　(2)如果板材零（líng）件上有多個型腔，如圖4所示。加工時，不（bú）宜采用一個型腔一個型腔的（de）次（cì）序加工方法，這樣容易造成零件受力不均勻（yún）而產（chǎn）生變形。采用分層多（duō）次加工，每一層盡量同時加工到所（suǒ）有（yǒu）的型（xíng）腔，然後再加（jiā）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，背吃刀量對切削力（lì）的影響（xiǎng）很大。如果加工餘量太大，一（yī）次走刀（dāo）的切削力太大，不（bú）僅（jǐn）會（huì）使零件變形，而（ér）且還會影響機床主軸剛（gāng）性、降（jiàng）低刀具的耐（nài）用度。如果減少背吃（chī）刀量，又會（huì）使生產效率大打折扣。不過，在數控加工中都是高速銑削（xuē），可以克服這（zhè）一難題。在減少背吃刀量的同時，隻（zhī）要相應地增大進給，提高機床（chuáng）的轉速，就可以降低切（qiē）削力，同時保證加工效率。　　　　(4)走刀順序也要講（jiǎng）究。粗加工強調的是（shì）提高加工效率，追（zhuī）求單位時間（jiān）內的切除率，一般可采用（yòng）逆銑。即以（yǐ）*快（kuài）的速度、*短（duǎn）的時間切除毛坯表（biǎo）麵的多餘材料，基（jī）本形（xíng）成精加工所（suǒ）要求的幾何輪廓（kuò）。而精加工所強調的是高（gāo）精度（dù）高質量，宜采用順銑。因為順銑時刀齒的切削厚度從*大逐漸遞減（jiǎn）至（zhì）零，加工（gōng）硬化程度大為減輕，同時減輕零件的（de）變形程度（dù）。　　　　(5)薄壁工件在加（jiā）工時由於裝（zhuāng）夾產（chǎn）生（shēng）變形，即使精加工也是難以避免的。為使工件變形（xíng）減小到*低限度，可以在精加工即將達到*後（hòu）尺寸之前，把壓緊件鬆一下，使工件（jiàn）自由恢複到原（yuán）狀，然後再輕微壓緊，以（yǐ）剛（gāng）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（miàn）上，夾緊力應作（zuò）用在工件剛性好的方向，在保證工件不鬆動（dòng）的前提下，夾緊力越小越好（hǎo）。　　　　(6)在加工帶型腔零件時，加工型腔（qiāng）時（shí）盡量不要讓銑刀像鑽頭似的直接向下紮入零件，導致（zhì）銑刀容屑空間不夠，排（pái）屑不順暢，造成零件（jiàn）過熱、膨脹以及崩刀、斷刀等不（bú）利現象。要（yào）先用（yòng）與（yǔ）銑刀同尺寸或大（dà）一號的鑽頭鑽下刀孔，再用銑刀銑削。或者，可（kě）以（yǐ）用CAM軟件生產螺旋下刀程序。　　　　影（yǐng）響鋁件加工精（jīng）度和表麵（miàn）質量的主要因素是該類零件加工過程中容（róng）易發生變形現象，這需要（yào）操作者具備一定的操作經驗和技巧。東莞市男人的天堂AV网站智控有限公司（sī）是一家（jiā）股份製公司，旗下有 眾創為智控科技有限公司，景哲（zhé）機電有限公司，子帆機（jī）床服務（wù）公司 ，專注（zhù）於數控設備的生產'，銷售，研發，整機（jī）配（pèi）套，和代工服務為一體（tǐ）的高薪技術企業。