避免铝变形的6种操作方法
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通俗的说,夹具就是六个点(3+2+1:三点定面、两点定线、一点固定),而机加工要解决变形。常见的铝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。
采用自然或人工时效以及振动处理,均可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。对较大的毛坯,由于余量大,故加工后变形也大。若预先加工掉毛坯的多余部分,缩小各部分的余量,不但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。
例如图1所示为大梁零件,毛坯形状如图双点划线kg。若按图中虚线所示一次性加工成形,平面度误差可高达14mm,若按图中实线进行预加工,自然时效一段时间后再加工成形为所需要的零件,则平面度误差可以减小到3mm。
图2为某型号穿盖器零件,局部最小厚度仅为3mm,加工前的毛坯厚度为20mm。可以上加工中心用压板换压的方法将零件直接加工到尺寸,但是从工作台上取下来时,零件底部两端会向上翘起,造成尺寸严重超差甚至报废。
所以在加工之前,先在毛坯上开一个应力释放槽,如图3实线位置所示,再从工作台上取下,自然时效1~2h,让变形尽量在此时全部发生。之后,增加一个钳工校平工序将零件校平,则零件在后续加工中变形量会大幅度地降低。
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,另外能够大大减少切削变形,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上的质量有直接的影响。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。
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,不仅能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,否则易产生积屑瘤。切削时,工件的温度一般别超过100℃,以防止变形。
(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)对薄壁薄板工件来加工时,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。
(3)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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