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减少cnc铝件加工变形的工艺措施和操作技巧!

发布时间:2017-06-08   点击量:1290

CNC铝件零件加工变形的原因很多,与材质、零件形状、生产条件等都有关系。主要有以下几个方面:毛坯内应力引起的变形,切削力、切削热引起的变形,夹紧力引起的变形。
一、减少加工变形的工艺措施


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改善刀具的切削能力
刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有重要的影响,正确选择刀具,对减少零件加工变形至关重要。

(1)合理选择刀具几何参数。

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。切忌使用负前角刀具。

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,发热量大,要求刀具散热条件好,因此,后角应选择小一些。精铣时,要求刃口锋利,减轻后刀面与加工表面的摩擦,减小弹性变形,因此,后角应选择大一些。

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。

(2)改善刀具结构。

①减少铣刀齿数,加大容屑空间。由于铝件材料塑性较大,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。

②精磨刀齿。刀齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前,应该用细油石在刀齿前、后面轻轻磨几下,以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。

③严格控制刀具的磨损标准。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。因此,除选用耐磨性好的刀具材料外,刀具磨损标准不应该大于0.2mm,否则容易产生积屑瘤。切削时,工件的温度一般不要超过100℃,以防止变形。

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改善工件的夹装方法
对于刚性较差的薄壁铝件工件,可以采用以下的夹装方法,以减少变形:

①对于薄壁衬套类零件,如果用三爪自定心卡盘或弹簧夹头从径向夹紧,加工后一旦松开,工件必然发生变形。此时,应该利用刚性较好的轴向端面压紧的方法。以零件内孔定位,自制一个带螺纹的穿心轴,套入零件的内孔,其上用一个盖板压紧端面再用螺帽背紧。加工外圆时就可避免夹紧变形,从而得到满意的加工精度。
 
②对薄壁薄板工件进行加工时,最好选用真空吸盘,以获得分布均匀的夹紧力,再以较小的切削用量来加工,可以很好地防止工件变形。
 
另外,还可以使用填塞法。为增加薄壁工件的工艺刚性,可在工件内部填充介质,以减少装夹和切削过程中工件达变形。例如,向工件内灌入含3%~6%硝酸钾的尿素熔融物,加工以后,将工件浸入水或酒精中,就可以将该填充物溶解倒出。

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合理安排工序
高速切削时,由于加工余量大以及断续切削,因此铣削过程往往产生振动,影响加工精度和表面粗糙度。所以,数控高速切削加工工艺过程一般可分为:粗加工-半精加工-清角加工-精加工等工序。对于精度要求高的零件,有时需要进行二次半精加工,然后再进行精加工。粗加工之后,零件可以自然冷却,消除粗加工产生的内应力,减小变形。粗加工之后留下的余量应大于变形量,一般为1~2mm。精加工时,零件精加工表面要保持均匀的加工余量,一般以0.2~0.5mm为宜,使刀具在加工过程中处于平稳的状态,可以大大减少切削变形,获得良好的表面加工质量,保证产品的精度。

二、减小加工变形的操作技巧


铝件材料的零件在加工过程中变形,除了上述的原因之外,在实际操作中,操作方法也是非常重要的。
 
1、对于加工余量大的零件,为使其在加工过程中有比较好的散热条件,避免热量集中,加工时,宜采用对称加工。如有一块90mm厚的板料需要加工到60mm,若铣好一面后马上铣削另一面,一次加工到最后尺寸,则平面度达5mm;若采用反复进刀对称加工,每一面分两次加工到最后尺寸,可保证平面度达到0.3mm。
 
2、如果板材零件上有多个型腔,加工时,不宜采用一个型腔一个型腔的次序加工方法,这样容易造成零件受力不均匀而产生变形。采用分层多次加工,每一层尽量同时加工到所有的型腔,然后再加工下一个层次,使零件均匀受力,减小变形。

3、通过改变切削用量来减少切削力、切削热。在切削用量的三要素中,背吃刀量对切削力的影响很大。如果加工余量太大,一次走刀的切削力太大,不仅会使零件变形,而且还会影响机床主轴刚性、降低刀具的耐用度。如果减少背吃刀量,又会使生产效率大打折扣。不过,在数控加工中都是高速铣削,可以克服这一难题。在减少背吃刀量的同时,只要相应地增大进给,提高机床的转速,就可以降低切削力,同时保证加工效率。
 
4、走刀顺序也要讲究。粗加工强调的是提高加工效率,追求单位时间内的切除率,一般可采用逆铣。即以最快的速度、最短的时间切除毛坯表面的多余材料,基本形成精加工所要求的几何轮廓。而精加工所强调的是高精度高质量,宜采用顺铣。因为顺铣时刀齿的切削厚度从最大逐渐递减至零,加工硬化程度大为减轻,同时减轻零件的变形程度。
 
5、薄壁工件在加工时由于装夹产生变形,即使精加工也是难以避免的。为使工件变形减小到最低限度,可以在精加工即将达到最后尺寸之前,把压紧件松一下,使工件自由恢复到原状,然后再轻微压紧,以刚能夹住工件为准(完全凭手感),这样可以获得理想的加工效果。总之,夹紧力的作用点最好在支承面上,夹紧力应作用在工件刚性好的方向,在保证工件不松动的前提下,夹紧力越小越好。

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