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铝数控加工中避免变形的7种方法

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铝是重要的工业原料。但由于其硬度比较低,热膨胀系数大,加工成薄壁和薄板零件时容易变形。

除了提高刀具性能和提前消除材料的内应力外,还有几个步骤可以尽可能减少材料的变形。

1. 对称加工

对于加工余量较大的铝制件,要避免热量过度集中,以产生更好的散热效果,减少热变形。可以用来实现这一点的方法称为对称处理。

例如,想象一下,一块 90 毫米厚的铝板需要铣削到 60 毫米厚。如果铣边马上翻到另一边,因为每个面都加工到最终尺寸,连续加工余量就会很大,会造成热量集中的问题,合金板的平整度只能达到 5 毫米。

但是如果重复使用两侧对称的加工方法,每个面至少可以加工两次,直到达到最终尺寸,有利于散热,平面度可以控制在0.3mm。

2. 分层多次加工

当铝合金板件上有多个腔体时,容易因受力不均而扭曲腔壁。解决问题的最好方法是采取分层多重加工的方法,即同时加工所有型腔。

然而,不是一次完成零件,而是可以将零件分成几层并逐层加工成所需的尺寸。施加在零件上的力会更均匀,变形的概率会更小。

3.选择合适的切割参数

通过选择合适的切削参数,可以降低切削力和产生的切削热。在机械加工过程中,如果切削参数过大,会导致切削力过大,容易造成零件变形,影响主轴的刚性和刀具的耐用性。

在所有切削参数的因素中,对切削力影响最大的是后切削深度的大小。但在减少刀具数量有利于保证零件不变形的同时,加工效率也会降低。

的高速铣削数控加工可以解决这个问题。通过减小后切深度、增加进给量和提高机床速度,加工可以降低切削力,保证加工效率。

4. 优化刀具能力

刀具的材料和几何参数对切削力和切削热有重要影响。因此,正确选择刀具和参数对于减少零件的加工变形非常重要。

可能影响性能的工具几何参数:

前角

Ť他前角必须正确地配置,以保持叶片的强度,或者锋利的边缘将被磨损的。正确设置前角还可以减少切削变形,确保排屑顺畅,降低切削力和切削温度。不要使用负前角工具。

后角

后角的大小直接影响后刀面磨损和加工表面质量,切削厚度是配置后角时要考虑的重要参数。粗铣时,大进给量、重切削负荷和大热量意味着刀具必须考虑散热。因此后角应该更小。然而,在精密铣削中,需要锋利的边缘来减少侧面与加工表面之间的摩擦并减少弹性变形。在这些情况下,后角应该更大。

螺旋角

为使铣削稳定并减小铣削力,螺旋角应尽可能大。

主偏转角

适当减小主偏角可以改善散热,降低加工区的平均温度。

改善刀具的物理状态

减少铣刀齿数可以增加产能,这在加工铝合金时很有用。由于铝合金的特性,切削变形较大,需要较大的容屑槽。

罐底半径应大些,铣刀齿数少些。例如20mm以下的铣刀采用2个刀齿,30~60mm的铣刀采用3个刀齿,以避免切屑堵塞造成薄壁铝合金零件变形。

精密研磨刀齿

刀齿刃口粗糙度应小于Ra=0.4um。新刀具使用前,先用细油石轻轻磨磨齿的前后边缘,以消除毛刺和轻微的锯齿状花纹。这样,不仅可以降低切削热量,还可以最大限度地减少切削变形。

严格控制刀具磨损

当刀具磨损时,工件表面粗糙度增加,切削温度升高,工件变形增加。因此,除了选择耐磨性好的刀具材料外,刀具磨损标准不应大于0.2mm,否则会产生积屑瘤。切割时,工件温度不宜超过100度,以防变形。

5. 不同的方法

粗切削和精加工需要不同的方法。粗加工要求在最短的时间内以最快的切削速度切削毛坯表面的多余材料,形成精加工所需的几何轮廓。这里的重点是加工效率和材料去除率。

另一方面,精加工要求更高的加工精度和表面质量。应重视铣削质量。随着刀齿切削厚度从最大减小到零,加工硬化现象将大大减少,零件变形得到一定程度的抑制。

6、薄壁件二次压缩

加工薄壁铝合金零件时,夹紧力会引起变形。为减少夹紧引起的工件变形,被压件应在完成最终尺寸前松开,释放压力,使工件恢复原状,然后再重新施压。

第二个压紧作用点最好在支撑面上,夹紧力应朝刚度最大的方向。如果一切正常,压缩力应该能够保持工件而不松动。这种方法需要有经验的操作者,但可以确保加工零件的变形最小化。

7. 钻铣

加工带型腔的零件存在其自身的问题。如果将铣刀直接应用于零件,由于铣刀的碎屑空间不足,切削不会光滑。这会导致大量切削热的积累、零件的膨胀和变形,甚至零件或刀具的潜在断裂。

处理这个问题的最好方法是先钻孔,然后再铣削。这包括首先用不小于铣刀的刀具钻孔,然后将铣刀放入孔中开始铣削。