导读:为了减轻大型机械设备的重量,铝合金轻型材料在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中广泛使用。
由于铝合金热膨胀系数较大,特别是薄壁零件加工过程中很容易变形。原因是薄壁零件刚性差、强度弱,不易保证零件的加工质量,这一难题制约了铝合金切削工艺的进一步提升。如何解决铝合金切削易变形的难题在业内引起广泛关注,下面我们简单介绍下铝合金易变形问题的成因和解决方案:
一、铝合金工件易变形的原因
形状、机械设备、切削油的性能等都有关系。但主要还是受到作用力、切削热以及机床精度三方面的影响。
(1)受力变形 在夹紧力的作用下,因工件壁薄容易产生变形,从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
(2)受热变形 切削热会引起工件热变形,使工件尺寸难于控制。
(3)振动变形 轻型材料的工件在机床切削力的作用下很容易产生振动,影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
二、减少加工变形的工艺措施
(1)零件工艺特点分析
仔细分析零件图纸和工件样品,既要考虑如何保证工件在切削时的定位精度,又要考虑装夹方便、可靠。通常轻型零件较薄容易引起晃动,因此要充分考虑如何装夹定位的问题。
(2)优化机床夹具设计
由于轻型材料的工件壁薄刚性差,如果采用常规方法装夹,工件将会受到轴向切削力和热变形的影响出现弯曲变形,很难达到技术要求。为解决此问题可能需要单独设计出一套适用轻型零件的专用夹具。
(3)改善切削刀具结构
由于铝合金材料塑性较大,加工中切削变形较大,需要较大的容屑空间,因此容屑槽底半径应该较大、铣刀齿数较少为好,以避免因切屑堵塞而引起薄壁铝合金零件的变形。
(4)控制刀具磨损标准
刀具磨损后工件表面粗糙度值增加,切削温度上升工件变形随之增加。应选用耐磨性好的刀具材料,否则容易产生积屑瘤。另外在使用新刀之前,应该消除刃磨刀齿时残留的毛刺及轻微的锯齿纹,这样不但可以降低切削热而且切削变形也比较小。
(5)降低毛坯的内应力
采用自然时效以及振动处理可以有效消除毛坯的内应力,预加工也是行之有效的工艺方法。对薄壁零件的余量大,故切削后变形也大。若预先切削掉毛坯的大部分余量,可以有效减少以后工序的加工变形,而且放置一段时间可以释放大部分内应力。
三、铝合金切削刀具参数的选择
(1)前角:在保持刀刃强度的条件下,前角适当选择大一些,一方面可以磨出锋利的刃口,另外可以减少切削变形使排屑顺利,进而降低切削力和切削温度。
(2)后角:后角大小对后刀面磨损及加工表面质量有直接的影响。切削厚度是选择后角的重要条件。粗铣时由于进给量大切削负荷重,要求刀具散热条件好,因此后角应选择小一些。
(3)螺旋角:为使铣削平稳降低铣削力,螺旋角应尽可能选择大一些。
(4)主偏角:适当减小主偏角可以改善散热条件,使加工区的平均温度下降。
四、铝合金切削油的选用
切削油是金属切削工艺中必须使用的润滑介质,高精度的金属切削工艺对切削油的冷却、润滑、渗透及清洗性能有更高的要求。采用废机油、植物油等代替专用切削油使用时,很容易出现毛刺、划痕、破损、变形等不良情况,同时刀具寿命也会有很大的降低。
(1)高效切削油具有超强的润滑性能,较低的摩擦系数和较高的极压性。
(2)专用切削油油膜附着力强,强韧的油膜能够有效的保护刀具提高工件表面质量。
(3)高端铝合金切削油良好的冷去性能可以有效抑制温度上升,减少烧结和卡咬的产生等作用,在减少崩刃与断丝锥方面有特效。
(4)专用铝合金切削油由于采用无腐蚀性的亿达渤润石化硫化添加剂为主剂,能有效避免工件发生生锈变黑和工人皮肤过敏等问题。
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