对于加工余量较大的铝合金零件,为了创造较好的散热条件,减少热变形,必须尽量避免热量过于集中,可以采取的方法就是对称加工。举例来说,有一块90毫米厚的铝合金板,需要将其铣削至60毫米厚,如果铣好一面之后立即翻过来铣另一面,由于每个面都是一次加工到最后的尺寸,连续加工余量较大,就会造成热量集中的问题,这样铣削好的铝合金板平面度只能达到5毫米。如果采用两面反复进刀的对称加工方法,使每个面都至少分两次加工,直到达到最后的尺寸,这样有利于散热,平面度可以控制在0.3毫米。
一、 分层多次加工法
当铝合金板类零件上有多个型腔需要加工时,如果采用一个型腔一个型腔依次加工的方法,就容易使型腔壁由于受力不均匀而缠上变形。最好的解决方法是采取分层多次加工法,即同时对所有型腔进行加工,但不是一次加工完成,而是分若干个层次,逐层加工到需要的尺寸。这样零件受力会比较均匀,变形的几率较小。
二、恰当选择切削用量
选择恰当的切削用量可以有效减少切削过程中的切削力和切削热。机械加工过程中,切削用量偏大会导致一次走刀的切削力过大,极易造成零件的变形,而且对机床主轴刚性和刀具的耐用度都会造成影响。在切削用量的各个要素中,对切削力影响最大的就是背吃刀量。按说减小背吃刀量有利于保证零件不变形,但同时又会降低加工效率。数控加工的高速铣削能够解决这一问题,只需要在减小背吃刀量的同时,相应地增大进给量,并提高机床的转速,就可以既降低切削力,又能够保证加工效率。
三、 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。
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。
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。
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。
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。
减少铣刀齿数,加大容屑空间。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。例如,φ20mm以下的铣刀采用两个刀齿;φ30~φ60mm的铣刀采用三个刀齿较好,以避免因切屑堵塞而引起薄壁铝合金零件的变形。
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。
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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