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如何防止鋁合金零件加工變形，分析很全面

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時間：2019/5/21 3:41:01
        在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，為了減輕重量，采用了大量的鋅鋁合金材料的薄壁零件，由于鋅鋁合金零件材料熱膨脹系數(shù)較大，薄壁加工過程中很容易變形。尤其是在采用自由鍛毛坯時，鋅鋁合金壓鑄加工余量大，變形問題更為突出。

一、加工變形的原因

　　鋅鋁合金壓鑄加工變形的原因很多，與材質(zhì)、零件形狀、生產(chǎn)條件、切削液的性能等都有關(guān)系。主要有以下幾個方面：毛坯內(nèi)應(yīng)力引起的變形，切削力、切削熱引起的變形，夾緊力引起的變形。

二、減少加工變形的工藝措施

　　1、降低毛坯的內(nèi)應(yīng)力

　　采用自然或人工時效以及振動處理，均可部分xx毛坯的內(nèi)應(yīng)力。預(yù)先加工也是行之有效的工藝方法。對肥頭大耳的毛坯，由于余量大，故加工后變形也大。若預(yù)先加工掉毛坯的多余部分，縮小各部分的余量，不僅可以減少以后工序的加工變形，而且預(yù)先加工后放置一段時間，還可以釋放一部分內(nèi)應(yīng)力。

　　2、改善刀具的切削能力

　　刀具的材料、幾何參數(shù)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(guān)重要。

　　①合理選擇刀具幾何參數(shù)

　　前角：在保持刀刃強(qiáng)度的條件下，前角適當(dāng)選擇大一些，一方面可以磨出鋒利的刃口，另外可以減少切削變形，使排屑順利，進(jìn)而降低切削力和切削溫度。切忌使用負(fù)前角刀具。

　　后角：后角大小對后刀面磨損及加工表面質(zhì)量有直接的影響。切削厚度是選擇后角的重要條件。粗銑時，由于進(jìn)給量大，切削負(fù)荷重，發(fā)熱量大，要求刀具散熱條件好，因此，后角應(yīng)選擇小一些。精銑時，要求刃口鋒利，減輕后刀面與加工表面的摩擦，減小彈性變形，因此，后角應(yīng)選擇大一些。

　　螺旋角：為使銑削平穩(wěn)，降低銑削力，螺旋角應(yīng)盡可能選擇大一些。

　　主偏角：適當(dāng)減小主偏角可以改善散熱條件，使加工區(qū)的平均溫度下降。

　?、诟纳频毒呓Y(jié)構(gòu)

　　減少銑刀齒數(shù)，加大容屑空間。由于鋅鋁合金材料塑性較大，加工中切削變形較大，需要較大的容屑空間，因此容屑槽底半徑應(yīng)該較大、銑刀齒數(shù)較少為好。例如，φ20mm以下的銑刀采用兩個刀齒；φ30-φ60mm的銑刀采用三個刀齒較好，以避免因切屑堵塞而引起薄壁鋅鋁合金零件的變形。

　　精磨刀齒：刀齒切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前，應(yīng)該用細(xì)油石在刀齒前、后面輕輕磨幾下，以xx刃磨刀齒時殘留的毛刺及輕微的鋸齒紋。這樣，不但可以降低切削熱而且切削變形也比較小。

　　嚴(yán)格控制刀具的磨損標(biāo)準(zhǔn)：刀具磨損后，工件表面粗糙度值增加，切削溫度上升，工件變形隨之增加。因此，除選用耐磨性好的刀具材料外，刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該大于0.2mm，否則容易產(chǎn)生積屑瘤。切削時，工件的溫度一般不要超過100℃，以防止變形。

　?、鄹纳乒ぜ膴A裝方法

　　對于剛性較差的薄壁鋅鋁合金工件，可以采用以下的夾裝方法，以減少變形：

　　對于薄壁襯套類零件，如果用三爪自定心卡盤或彈簧夾頭從徑向夾緊，加工后一旦松開，工件必然發(fā)生變形。此時，應(yīng)該利用剛性較好的軸向端面壓緊的方法。以零件內(nèi)孔定位，自制一個帶螺紋的穿心軸，套入零件的內(nèi)孔，其上用一個蓋板壓緊端面再用螺帽背緊。加工外圓時就可避免夾緊變形，從而得到滿意的加工精度。

　　對薄壁薄板工件進(jìn)行加工時，{zh0}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加工，可以很好地防止工件變形。

　　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(zhì)，以減少裝夾和切削過程中工件達(dá)變形。例如，向工件內(nèi)灌入含3%-6%硝酸鉀的尿素熔融物，加工以后，將工件浸入水或酒精中，就可以將該填充物溶解倒出。

　?、芎侠戆才殴ば?/span>

　　高速切削時，由于加工余量大以及斷續(xù)切削，因此銑削過程往往產(chǎn)生振動，影響加工精度和表面粗糙度。所以，數(shù)控高速切削加工工藝過程一般可分為；粗加工-半精加工-清角加工-精加工等工序。對于精度要求高的零件，有時需要進(jìn)行二次半精加工，然后再進(jìn)行精加工。粗加工之后，零件可以自然冷卻，xx粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減小變形。粗加工之后留下的余量應(yīng)大于變形量，一般為1-2mm。精加工時，零件精加工表面要保持均勻的加工余量，一般以0.2-0.5mm為宜，使刀具在加工過程中處于平穩(wěn)的狀態(tài)，可以大大減少切削變形，獲得良好的表面加工質(zhì)量，保證產(chǎn)品的精度。

三、操作技巧

　　鋅鋁合金材料的零件在加工過程中變形，除了上述的原因之外，在實(shí)際操作中，操作方法也是非常重要的。

　?。?）對于加工余量大的零件，為使其在加工過程中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厚的板料需要加工到60mm，若銑好一面后立即銑削另一面，一次加工到{zh1}尺寸，則平面度達(dá)5mm；若采用反復(fù)進(jìn)刀對稱加工，每一面分兩次加工到{zh1}尺寸，可保證平面度達(dá)到0.3mm。

　　（2）如果板材零件上有多個型腔，加工時，不宜采用一個型腔一個型腔的次序加工方法，這樣容易造成零件受力不均勻而產(chǎn)生變形。采用分層多次加工，每一層盡量同時加工到所有的型腔，然后再加工下一個層次，使零件均勻受力，減小變形。

　?。?）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，背吃刀量對切削力的影響很大。如果加工余量太大，一次走刀的切削力太大，不僅會使零件變形，而且還會影響機(jī)床主軸剛性、降低刀具的耐用度。如果減少背吃刀量，又會使生產(chǎn)效率大打折扣。不過，在數(shù)控加工中都是高速銑削，可以克服這一難題。在減少背吃刀量的同時，只要相應(yīng)地增大進(jìn)給，提高機(jī)床的轉(zhuǎn)速，就可以降低切削力，同時保證加工效率。

　　（4）走刀順序也要講究。粗加工強(qiáng)調(diào)的是提高加工效率，追求單位時間內(nèi)的切除率，一般可采用逆銑。即以最快的速度、最短的時間切除毛坯表面的多余材料，基本形成精加工所要求的幾何輪廓。而精加工所強(qiáng)調(diào)的是高精度高質(zhì)量，宜采用順銑。因?yàn)轫樸姇r刀齒的切削厚度從{zd0}逐漸遞減至零，加工硬化程度大為減輕，同時減輕零件的變形程度。

　?。?）薄壁工件在加工時由于裝夾產(chǎn)生變形，即使精加工也是難以避免的。為使工件變形減小到{zd1}限度，可以在精加工即將達(dá)到{zh1}尺寸之前，把壓緊件松一下，使工件自由恢復(fù)到原狀，然后再輕微壓緊，以剛能夾住工件為準(zhǔn)(xx憑手感)，這樣可以獲得理想的加工效果?？傊?，夾緊力的作用點(diǎn){zh0}在支承面上，夾緊力應(yīng)作用在工件剛性好的方向，在保證工件不松動的前提下，夾緊力越小越好。

　?。?）在加工帶型腔零件時，加工型腔時盡量不要讓銑刀像鉆頭似的直接向下扎入零件，導(dǎo)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(xiàn)象。要先用與銑刀同尺寸或大一號的鉆頭鉆下刀孔，再用銑刀銑削。或者，可以用CAM軟件生產(chǎn)螺旋下刀程序。

四、工件表面變黑

　　鋁氧化加工鋅鋁合金鑄造一般都是用金屬型鑄造，金屬鋁及鋅鋁合金具有很好的流動性和可塑性，但在使用過程中容易變黑，原因?yàn)椋?/span>

　?。?）工藝設(shè)計不合理。鋅鋁合金壓鑄件在清洗或壓檢后處理不當(dāng)，為鋅鋁合金壓鑄件發(fā)霉變黑創(chuàng)造了條件，加速了霉變的生成。

　?。?）倉儲管理不到位。將鋅鋁合金壓鑄件存放在倉庫不同的高度，其發(fā)霉的狀況也不同。

　?。?）鋅鋁合金的內(nèi)部因素。很多鋅鋁合金壓鑄件廠家在壓鑄、機(jī)加工工序之后，不做任何清潔處理，或者簡單的用水沖沖，無法做到徹底清洗干凈，壓鑄鋁表面殘留有脫模劑、切削液、皂化液等腐蝕性物質(zhì)以及其他污漬，這些污漬加快了鋅鋁合金壓鑄件長霉點(diǎn)變黑的速度。

　?。?）鋅鋁合金外部環(huán)境因素。鋁是活潑金屬，在一定的溫度和濕度條件下極易氧化變黑或發(fā)霉，這是鋁本身的特性決定的。

　?。?）選用清洗劑不得當(dāng)。選用的清洗劑具有強(qiáng)腐蝕性，造成壓鑄鋁腐蝕氧化。


如何防止鋁合金零件加工變形，分析很全面


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