其原因有:由坯料内部的应力引起的变形、切削力和切削热引起的变形、夹持力引起的变形。
1、降低铸件内部的内应力
通过自然或人为的方法和震动方法,可以使板料的内应力得到一定程度的去除。预处理也是一种非常高效的处理方式。对于大尺寸的板料,因其有很大的空间,所以在处理后也会产生很大的变形。如果把剩余的零件提前处理,使零件的剩余尺寸减小,不但能降低后续的加工变形,同时在进行前处理之后的一段时间的存放,也能减轻一些内部的压力。
比如,在图1中显示的是一个大梁部件,其坯料的重量为60千克,而该部件只有3公斤的重量。如图中虚线所指示的一次成型,其平整度的偏差可以达到14 mm,如果按照图纸上的实线进行预处理,经过一段自然陈化后,将其成型为所要的产品,那么,可以将平整度的偏差降低至3毫米。
图二
图2所示为一种类型的打包机部件,其最少部分的最薄为3毫米,而在处理之前的板料厚度为20毫米。可以在上机床用压板式压力机将工件按一定的大小进行加工,但当工件从工作台上取出时,工件的底端会出现凸出,导致产品的大小过大,甚至会导致产品的损坏。
图三
因此,在进行处理前,首先在板料上做一个拉紧的凹口,在实际的位置,从台面上取出,在一至二小时内进行天然的处理,使其在这段时间内尽可能地完成变形。此后,再添加一道修整工艺,使工件在以后的加工过程中,将大大减少变形。
刀具材料和几何参数对切削力和切削热有很大的关系,合理的刀具选用对降低工件的切削变形非常关键。
1)对刀具的几何尺寸进行了适当的选取。
①前角度:在保证锯片的硬度前提下,可以适当地选用较大的前角度,这样既能得到锐利的刃面,又能减小切割变形,从而保证排屑顺畅,从而减小切割压力和切割温度。避免用反角度的工具。
②后角度:后角度的尺寸对工件的切削性能和切削表面的品质有很大的关系。在确定后角度时,切割的厚度是一个非常关键的因素。在粗铣机中,需要较大的进给、较大的切割载荷和较高的发热,需要良好的冷却环境,所以要选用较低的后角度。精铣削时,要使刀具边缘锐化,以减少切削面与切削面的摩擦力,减少其弹性形变,故应选用较大的后角度。
③螺杆角度:为了保证铣削的平滑和减小切削力,尽量选用较大的螺钉角度。
④主倾角:通过降低主倾斜度,可以提高加工区域的冷凝状态,降低加工区域内的平均气温。
2)对工具的构造进行改进。
①减小铣刀齿的数量,增加切屑的间隙。因为铝合金零件具有较大的塑性,在加工过程中会产生较大的切削变形,因而要求较大的容屑槽底半径和较小的铣刀齿数。
②对锯片进行精密的研磨。刀具的刀具刃部分的粗糙率应低于 Ra=0.4 um。在用新刀片前,要先在刀齿前后轻轻磨一下,去除刀片磨齿时留下的刀齿和细微的齿痕。这种方法不仅能减少切割热量,还能减少切割的变形。
③对工具的磨耗进行了严格的规范管理。随着刀具的磨损,加工件的表面粗糙度数增大,加工温度升高,使加工的变形增大。所以,除了选择具有良好耐磨性能的工具之外,切削工具的磨耗基准不能超过0.2 mm,不然很可能形成骨刺。在切割过程中,为了避免工件的变形,通常情况下,工件的表面温度不宜高于100摄氏度。
为了减小铝合金零件的刚度,可以采取如下的夹紧方式:
1)对薄壁轴瓦类部件,采用三爪式自动定位卡盘或弹性夹具从直径方向上进行夹持,在完成后,一旦释放,将使其产生形变。这时,采用具有良好刚度的轴向端表面进行挤压。在工件内部钻孔位置,自制一根带有螺纹的钻杆,将其插入工件的内部孔处,并用一块盖将其上的端部用螺丝固定。采用外圆机进行外圆机的制造,可以防止夹持的产生,使其达到理想的加工效果。
2)在对薄钢板零件进行加工时,应选择采用真空卡盘,使其具有均匀的压合力,然后在少量的切削量下,能有效地避免零件的形变。
3)采用灌浆方法。为了提高加工后的加工刚度,可以在工件中加入一种材料,从而降低了加工时的工件达形变。比如,将含有3%~6%的硝酸钾的尿素溶液注入到工件中,经过处理之后,将其浸泡在水中或者是乙醇中,然后将其融化并倾倒出去。
在高速切削中,由于加工剩余空间较大,且不连续,所以在铣削时会出现振动,从而会对工件的加工质量造成一定的不利影响。因此, CNC高速切削的工艺流程大致可以划分成:粗细加工-半精-清角-精整等。有些工件在精密工件上必须经过二次精整,才能完成精整。
通过对工件进行粗细的处理,可以使工件的内部温度得到明显的降低,从而降低工件的表面粗糙度。在粗磨后,剩余的尺寸应该比变形的尺寸要大,通常是1-2毫米。在精加工时,工件的精加工面应尽量保持合理的加工范围,通常为0.2~0.5 mm,这样可以在加工时达到稳定的效果,从而极大地降低了切削的变形,提高了工件的加工品质,确保了工件的精确性。
在实践中,通过适当的工艺控制,可以有效地防止切削过程中产生的塑性变形。
1、对称加工方法
为了保证在制造时有更好的散热,防止热的聚集,加工时应采取对称的方法。如果一片厚度为90毫米的钢板要切成60毫米,如果一面铣完了马上再把它磨成另外一面,一次处理到最终的大小,就可以达到5毫米;如使用多次入刀的匀速切削,将两侧各边分别进行二次切削,以确保平整程度为0.3 mm。
2、分层多次处理方法
若在片状部件上有多个模孔,请见下表。在制造过程中,不能按顺序顺序进行一模一模,否则会使工件受到的力不均而发生形变。采用多层工艺,将各层工艺尽可能地一次完成各模槽的处理,并对下一层进行处理,以保证各构件的受力和减少变形。
3、合理选择切割剂
降低切削力,降低切削热,降低切削量。在三个因素中,反进刀量对切割能力有重要的作用。若切削裕量过大,一次切削的切削力过大,不但会造成工件的变形,还会降低机床主轴的刚度,降低刀具的使用寿命。如果降低了后刀数,就会降低产量。但这些都是在 铝合金CNC加工上进行的,都是高速的,可以解决这个问题。在减小后部进料的情况下,通过增加进料和增加机器的速度,既能减小刀具的冲程,又能确保加工的生产率。
4、切刀的先后次序要合理
粗、细两种切削工艺应按一定的程序进行。粗磨主要是为了增加切削速度,在每小时内实现切削速度,通常可以使用反向铣削。也就是说,在最短的速度和最短的速度下,把剩余的物料从坯件中剥离出来,并基本上构成了成品的形状。而精磨要求高精、高品质,应选用顺铣。由于顺铣时刀齿的最大切削厚度由最大值逐步减小至零,因此在减小工件的变形的情况下,可以明显降低加工硬化率。
5、薄壁片的二次挤压
薄壁零件在加工过程中因夹紧而发生变形,即便是精修也很难避开。为了尽量减少工件的变形,可以先放松压紧件,直到完成最终的尺寸,才能让它自由地回到原来的状态,然后稍微用力,直到它能抓住为止,才能得到满意的结果。因此,在不使零件发生松动的情况下,夹持力的最佳位置应该是在支撑表面,而夹持力应该沿一定的刚度方向施加。
6、先钻后磨的方法
在制造带有凹槽零件时,切勿使铣刀如钻子般直插进零件,以免刀具留屑间隙不足,排屑不流畅,引起零件过热膨胀、崩刀、断刀等不良情况。首先要用与铣刀相同大小或较大的钻具进行钻孔钻孔,然后用铣刀进行铣加工。另外,也可以使用 CAM软件来制造螺钉切割。
全国服务热线
联系电话