铝数控加工中避免零件变形的7种方法

铝数控加工中避免零件变形的7种方法

铝是重要的工业原料。但由于其硬度较低,热膨胀系数大,在加工成薄壁、薄板零件时容易变形。除了改善刀具性能和提前消除材料的内应力外,还可以采取几个步骤来尽可能地减少材料的变形。

1.对称加工

对于加工余量较大的铝件,要避免热量过度集中,以产生更好的散热,减少热变形。实现这一目标的方法称为对称处理。

例如,想象一下,90毫米厚的铝板需要铣削至60毫米厚。如果铣削侧立即转向另一侧,因为每个表面被加工到最终尺寸,则连续加工余量将大,这将导致热浓度的问题和合金板的平坦度将能够达到5毫米。

但如果重复采用两面对称加工的方法,则每面至少可加工两次,直至达到最终尺寸,有利于散热,平整度可控制在0.3 mm。

2.分层多加工

当铝合金板部件上有多个腔时,由于力量不均匀,易于扭转腔壁。解决问题的最佳方法是采用分层多处理方法,这是同时处理所有空腔。

然而,不是一次性完成零件,而是将零件分成几层,一层一层地加工到所需的尺寸。施加在零件上的力会更均匀,变形的概率也会更小。

3.选择合适的切割参数

通过选择适当的切割参数,可以减少切割力和所得到的切割热量。在机械加工过程中,如果切割参数大于正常的切割参数将导致过度切削力,这很容易引起部件的变形,以及影响主轴的刚性和工具的耐久性。

在切割参数的所有因素中,对切割力的最大影响是后切削深度的量。但是,在减少切削工具的数量的同时有利于确保部件不变形,但加工效率同时降低。

高速铣数字控制加工可以解决这个问题。通过减少背部切割深度,增加进料并提高机器的速度,加工可以减少切割力和保证处理效率。

CNC加工 - 铝合金

4.优化刀具性能

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减少零件的加工变形至关重要。

可以影响性能的工具的几何参数:

前角度

T他的前角必须正确配置以保持刀片强度,或者尖锐的边缘将变成磨损。正确设定前角也可以降低切割变形,确保光滑芯片去除并减少切割力和切削温度。请勿使用负面的前角工具。

后角

后角的尺寸对侧面磨损和加工表面质量的直接影响,切割厚度是在配置后角度时考虑的重要参数。当粗铣削时,较大的进料速率,厚重的切割负荷和大的热量意味着工具必须考虑散热。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和加工表面之间的摩擦,并降低弹性变形。在这些情况下,后角应该更大。

螺旋升角

为了使铣削稳定并减少铣削力,螺旋角应尽可能大。

主要的偏转角

正确降低主偏转角可以提高散热并降低处理区域的平均温度。

改善切割工具的身体状况

减少铣刀齿的数量可以增加产能,这在加工铝合金时是有用的。由于铝合金的特性,切削变形较大,需要较大的切削空间容量。

槽底半径要大些,铣刀齿数要少些。例如,20 mm以下的铣刀采用两刀齿,30 ~ 60 mm的铣刀采用三刀齿,以避免因切屑堵塞造成铝合金薄壁零件变形。

精密磨削刀具齿

刀齿切削刃的粗糙度应小于Ra=0.4um。在使用新刀之前,用细油石轻轻地打磨牙齿的前后边缘,以消除毛刺和轻微的锯齿状图案。这样不仅可以减少切削热,还可以最大限度地减少切削变形。

严格控制刀具磨损

当工具磨损时,工件表面粗糙度增加,切削温度升高,工件变形增加。因此,除了选择具有良好耐磨性的工具材料之外,刀具磨损标准不应大于0.2毫米,否则可能会出现建立结节。在切割时,工件的温度不应超过100度以防止变形。

CNC加工切削工具

5.不同的方法

粗切割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将毛坯表面上的多余材料切割掉,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。

精加工对加工精度和表面质量提出了更高的要求。重点应放在铣削质量上。随着刀齿切削厚度从最大值减小到零,加工硬化现象将大大减少,零件的变形在一定程度上得到抑制。

6.两次压缩薄壁零件

加工薄壁铝合金零件时,夹紧力会导致变形。为了减少由夹紧引起的工件的变形,在将最终尺寸完成之前,压制部件应在完成最终尺寸,释放压力和恢复部件之前在第二次重新填充压力之前释放到它们的原始形状。

第二压紧动作点最好在支承面上,夹紧力应在刚度最大的方向。如果一切正确,压缩力应能保持工件而不松动。这种方法需要有经验的操作人员,但可以保证被加工零件的变形最小。

7.钻孔和铣削

用空腔加工部件呈现自己的问题。如果铣刀直接施加到部件上,由于铣刀的碎片空间不足,切割不会光滑。这导致大量切割热量,零件的膨胀和变形甚至潜在破损的零件或刀具。

处理这个问题的最佳方法是预先钻井然后铣削。这涉及第一次钻孔,工具不小于铣刀,然后将铣刀放入孔中以开始铣削。

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