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济南数控加工中如何减少加工变形?

来源:数控机械 浏览:447 发布日期:2020-09-01 08:43:43【

在航空领域,为了减轻航空件本身的重量,会大量的使用铝合金材料。但是在铝合金精密加工方面,由于材料膨胀系数比较大,在薄壁加工的过程中很容易发生变形,尤其是在采用了自由锻毛坯的时候,加工余量大,变形的问题就更加凸显出来了。那么济南数控加工中应该如何减少加工变形呢?

一、引起加工变形的原因

铝合金零件加工变形的原因其实有很多,跟材质,零件的形状以及生产的各项条件,比如说切削液的性能等都有着关系。总结起来大致包含了以下几点,那就是毛坯的内应力变形、切削力度、切削热量以及装夹造成的变形。

二、为减少加工变形应制定的工艺措施

1、要降低毛坯的内应力

我们可以采用自然或人工时效以及振动的处理,能够部分消除毛坯的内应力。预先加工也是行之有效的工艺方法。对比较大的毛坯,由于余量大,故加工后变形也大。如果我们预先加工掉毛坯的多余部分,缩小各部分的余量,不仅可以减少以后工序的加工变形,而且预先加工后放置一段时间,还可以释放一部分内应力。

2、可以改善刀具的切削能力

刀具的材质、几何参数对切削力以及切削热量有着重要的影响,正确的选择刀具,对减少零件加工变形至关重要。

  ①合理的去选择刀具几何参数

  前角:在保持刀刃强度的条件下,前角适当选择大一些,一方面能够磨出锋利的刃口,还可以减少切削变形,使排屑更加顺利,进而降低切削力和切削热量。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。粗铣加工时,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。精铣加工时,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:适当减小主偏角能够有效改善散热条件,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。

  ③改善工件的夹装方法

  对于刚性较差的薄壁铝合金工件,可以采用以下的夹装方法,以减少变形:

  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。

  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。比如说,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。

  ④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。

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