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铝合金加工中避免零部件形变的7种方式
发布时间:2020-05-09 15:52:00    点击次数:528次   

合金型材是关键的原料。由于其强度相对来说较小,热膨胀系数比较大,在薄壁、薄板类零部件的机械加工制造中很容易出现形变。除了改进数控刀具特性以及事先选用时效处理排除材质的内应力以外,从加工工艺的角度,也可以选用一些手段,尽可能减少材质的加工形变。

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对于加工余量比较大的铝合金型材零部件,为了创造不错的散热条件,减少热形变,务必避免热量过度汇集,可以选用的方式就是对称加工。打个比方,有一块90mm厚的合金铝板,需要将其铣削至60mm厚,如果铣好一面之后马上翻过去铣另外一面,由于每个面都是一次加工到的尺寸,连续加工余量比较大,便会造成热量汇集的问题,这样铣削好的合金铝板平面度只能达到5mm。如果选用两面反复进刀的对称加工方式,使每个面都至少分两次加工,直到达到的尺寸,这样有利于散热,平面度可以控制在0.3mm。

▌分层多次加工法

当合金铝板类零部件上有多个型腔需要加工时,如果选用一个型腔一个型腔先后加工的方式,就很容易使型腔壁由于受力不均匀而缠上形变。解决方法是选用分层多次加工法,即同时对全部型腔进行加工,但不是一次加工完成,而是分数个层次,逐层加工到需要的尺寸。这样零部件受力会比较均匀,形变的几率较小。

▌恰当挑选切削用量

挑选恰当的切削用量可以有效减少切削流程中的切削力和切削热。机械加工制造流程中,切削用量偏大会导致一次走刀的切削力过大,易造成零部件的形变,而且对机床主轴刚性和数控刀具的耐用度都会造成影响。在切削用量的各个要素中,对切削力影响的就是背吃刀量。按说减小背吃刀量有利于保证零部件不形变,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,相对来说地进给量,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。

▌改进数控刀具的切削能力

数控刀具的材质、几何主要参数对切削力、切削热有关键的影响,正确挑选数控刀具,对减少零件加工形变至关重要。

①合理挑选数控刀具几何主要参数。

前角:在保持刀刃强度的条件下,前角适当挑选大一些,一方面可以磨出锋利的刃口,另外可以减少切削形变,使排屑顺利,进而降低切削力和切削温度。切忌使用负前角数控刀具。

后角:后角大小对后刀面磨损及加工表层质量有直接的影响。切削薄厚是挑选后角的关键条件。粗铣时,由于进给量大,切削负荷重,发热量大,要求数控刀具散热条件好,因而,后角应挑选小一些。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,因而,后角应挑选大一些。

螺旋角:为使铣削平稳,降低铣削力,螺旋角应尽可能挑选大一些。

主偏角:适当减小主偏角可以改进散热条件,使加工区的平均温度下降。

②改进数控刀具结构。

减少铣刀齿数,加大容屑空间。由于铝合金材料塑性比较大,加工中切削形变比较大,需要比较大的容屑空间,因而容屑槽底半径应该比较大、铣刀齿数较少为好。例如,φ20mm以下的铣刀选用两个刀齿;φ30~φ60mm的铣刀选用三个刀齿不错,以避免因切屑堵塞而引起薄壁铝合金型材零部件的形变。

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,以排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形变也比较小。

严格控制数控刀具的磨损标准:数控刀具磨损后,工件表面粗糙度值增加,切削温度上升,工件形变随之增加。因而,除选用耐磨性好的刀具材料外,数控刀具磨损标准不应该大于0.2mm,否则很容易产生积屑瘤。切削时,工件的温度一般不要超过100℃,以防止形变。

▌走刀顺序有讲究

粗加工和精加工应该选用不同的走刀顺序。粗加工要求以更快的切削速度,在短的时间内切除毛坯表面的多余材质,形成精加工所要求的几何轮廓。因而强调的是加工效率,追求单位时间内的材质切除率,应该使用逆铣。而精加工对加工精度和表层质量要求更高,强调加工质量,应该使用顺铣。由于顺铣时刀齿的切削薄厚从大逐渐递减为零,会大大减少加工硬化现象,并且对零部件的形变也有一定程度的作用。

▌薄壁件二次压紧

在加工铝合金型材薄壁件时,装夹时的压紧力也是产生形变的一个关键因素,这是即便提高加工精度也难以避免的。为了降低工件由于装夹而产生的形变,可以在精加工达到尺寸之前,将压紧的零部件松一下,释放压紧力,使零部件自由恢复到原状,然后再重新轻微压紧。二次压紧的作用点好在支承面上,夹紧力应作用在工件刚性好的方向,压紧力大小以刚能夹住工件不出现松动为准,这对于操作人员的经验和手感有较高的要求。这样加工出的零部件压紧形变是较小的。

▌先钻后铣加工法

在加工带型腔的零部件时,如果用铣刀直接向下扎入零部件会因为铣刀的容屑空间不足而造成排屑不畅,从而导致零部件积累大量的切削热,并出现膨胀形变,甚至有可能造成崩刀、断刀等事故。好的方式是先钻后铣,即先是用尺寸不小于铣刀的钻头钻出刀孔,再用铣刀伸入刀孔开始铣削,这样可以有效解决上面提到的问题。


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