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鋁合金零件具有良好的力學性能(néng),材質比重較小,且擁有良(liáng)好的抗腐蝕性能及優良的工藝性,常用於萬向結構件及框架類部件,既能滿(mǎn)足機械強度及精度要求,…
鋁合金零件具有良好的(de)力學性能,材質比重較小,且擁有良好的抗腐蝕性能及優良的(de)工藝性,常(cháng)用於萬向(xiàng)結構件及框(kuàng)架類部件,既能滿足機(jī)械強度(dù)及精度要求,又(yòu)能有效減輕設備重量,因此在複雜部件中得到廣(guǎng)泛應用。
但複雜鋁合金結構件形狀複雜,精密配合(hé)要素多,尺寸精度要求較高,長(zhǎng)鴻精密(mì)小編在此介紹一下複雜鋁合金結構(gòu)件所麵臨的難題及解決途徑,希望對行業朋友有(yǒu)所(suǒ)裨益。
一、複雜鋁合(hé)金零件所(suǒ)麵臨的加工難題
複雜鋁合金結構件在加工(gōng)過程中首先要解決材料去除餘量較(jiào)大所導致的零件變形問題,因(yīn)為毛坯為棒材、管材或厚板(bǎn)材(cái),為了使尺寸接(jiē)近(jìn)零(líng)件本身,需要通過機械加工後去(qù)除絕大(dà)部分餘量。由於材(cái)料去除量大,原有的纖維組織狀態被完全破壞,加工(gōng)應力大,加工(gōng)後殘餘應力重新平衡,引起零件變形,加大了加工(gōng)難度。
複雜鋁合金結構件在加工過程中要克服的另一個難題就(jiù)是應力變形問題。殘餘應力有兩種,一種是初始殘餘應力,另一種是加工殘餘應力。初始殘餘應力即鋁(lǚ)合(hé)金毛坯中存在(zài)的相(xiàng)對平衡的內應力,當多餘部分材料被去除後,原有的應力平衡遭到破(pò)壞,應力發生再平衡,從而會(huì)導致零件變形(xíng)。加工殘餘(yú)應(yīng)力是在切削(xuē)力、切削熱或者兩者相互作用下,刀具與工件相互作用的(de)區域產生(shēng)塑性變形,該變形在受到其他因素的影響下而產生殘(cán)餘應(yīng)力。
工藝條件不足是複雜鋁合金零件加工過程中必須解決的另一難題。對複雜鋁合金零件進行加工,需用四軸以上機床,且機床必須有較高的幾(jǐ)何精度、良好的(de)穩定性。
複雜鋁合(hé)金零件加工過程中需要解決(jué)基(jī)體強度不足的問(wèn)題。複雜鋁合金零(líng)件的某些部位因剛度不足,加工過程中在切削力的作用(yòng)下(xià)產生彈性變形,形成(chéng)讓刀,卸荷後回彈,造(zào)成尺寸超差。由於(yú)讓刀(dāo)使得切削過程不穩定(dìng),往往伴隨著振刀,從而導致在已加工表麵留(liú)下較大(dà)振紋,嚴重影(yǐng)響零件表麵質量。
二、複雜鋁合金零件加(jiā)工難題的破(pò)解方法
為了確保加工質量,在複雜鋁合金零件加工過(guò)程中必須克服加工(gōng)變形問題。因此,在工(gōng)藝路線設計時,應把握(wò)“先變形、後加工”的總原則,以此為依據進行工序劃分(fèn)、工(gōng)序尺寸設計、刀具及參數選擇、夾具及夾緊方式選(xuǎn)擇、輔助裝夾等(děng)。
大部分加工餘量應在粗加工階段去除。引起零件整體或重要局部變形的槽、孔、台等部位應進行預先加工。特別是側壁開口槽、圓周(zhōu)上的貫穿平(píng)麵、不對稱的槽孔結構等,這些部位加工後將(jiāng)打破原有應(yīng)力平衡,引起零(líng)件較大(dà)變形,因此在粗加工階段就應(yīng)加工出大體輪廓,對於精度要求不高的減重等功能孔、槽,可直接加工到最終尺寸。
加工刀具的選擇。粗加工階段,以高效率、低成本為目標,對刀具要求較(jiào)低。但因切削餘量大,產生大量切削熱,加大了殘餘(yú)應力,因此要求刀(dāo)具應保(bǎo)持鋒利,加工時保持充(chōng)分冷卻。精加工階段,選擇刀具(jù)應有足夠剛度並有良好耐磨性,以保證尺寸及形位公差精度,刀具應(yīng)保持鋒利(lì),切削刃光潔(jié)度良好,以減小(xiǎo)切削(xuē)力,降(jiàng)低(dī)切(qiē)削熱,並使切(qiē)削過程平穩,減小係統(tǒng)顫振。盡量選用硬質合金銑刀及塗層刀,有條件時,可選用聚晶金剛石刀具。
工裝(zhuāng)應設計合理(lǐ),定位可靠,夾(jiá)、壓力既能滿足裝夾需求(qiú),又能最大限度減小對零件變形的影響。
必須製定合(hé)理的工藝路線。因結構複雜,精度高,複雜鋁合金結構件必須分粗加工、半精(jīng)加工、精加工,並在中間穿插熱(rè)處理工序,以減小殘餘應力的影響。工(gōng)序間餘量分配,應根據各個零件結構特點,合理分配,在能保證變形後餘量足(zú)夠的前提下,盡量減小精加工餘(yú)量(liàng)。對公(gōng)差較大的尺寸要素,應在半精加工(gōng)時得到保證(zhèng),以減少精加(jiā)工(gōng)去除餘量,減少變形幾率。
複(fù)雜鋁合金零件的粗加工以去除餘(yú)量為目的,可采用虎鉗或三爪裝夾,夾緊力應保證裝夾可靠。精加工時,為保證滿足尺寸(cùn)及形位公差精度,定位基準麵一定要有良好的平麵度,使定位麵與工作平台有良好的貼合。因此,精加工前,一般(bān)專(zhuān)門(mén)安(ān)排(pái)工序,對定位麵(miàn)進行精修加工,以消除半精加(jiā)工及去應(yīng)力後引起的定位麵變(biàn)形,開放式平麵一般選(xuǎn)擇鉗工研磨,封閉式(shì)平(píng)麵選擇高精度機床精銑。精修定位麵時,一般采用虎鉗裝夾,且要求夾緊力要小,零件在自然狀態下夾(jiá)緊,不得敲(qiāo)平。
複雜鋁合金(jīn)零件的精加工階段,一般需要進行多麵加工,因(yīn)而采用工裝定位壓緊的裝夾方式。為(wéi)了防止過(guò)於壓緊而引起的變形,要求壓板壓緊力要(yào)垂直於受力(lì)麵,盡量避免產生側向分(fèn)力。選擇壓緊位置時,工件在受力(lì)位置(zhì)應是實心,且與定位工裝緊密接觸(chù),不得有較大的窗口(kǒu)、懸空等,以減小壓緊(jǐn)力因(yīn)素的影響。
鋁合金複雜件在加工時,因某些區域剛性不足,易導致讓刀並伴有振紋,嚴重影響零件尺(chǐ)寸及表麵質量。為了減少乃至消除讓(ràng)刀現(xiàn)象,除了對切削參數(shù)進行優化外,還可采用增(zēng)加輔助支(zhī)撐的(de)辦法(fǎ),可大大減(jiǎn)少讓刀及振刀現(xiàn)象(xiàng),保證了零件尺寸精度和表麵質量。
局部變形導致的(de)尺寸變動,可以通(tōng)過數控程序進行調整(zhěng),通過對檢測數(shù)據的分析,在程序中增加了進、退刀補償程序。通過抬刀補償,部分彌補了變形引起的厚度尺寸(cùn)變化,從而滿足批產穩定性要求。
鋁合金複雜零件由於其結構(gòu)複雜,精度要(yào)求高,針對複雜件的加(jiā)工難點,應遵循“先變形,後加(jiā)工”的原則。在(zài)這一原則下製定出合理地加工工藝路線(xiàn),配備適合的工藝裝備,並通過(guò)選擇合適的工藝參數、定位夾緊方式、正確處理精加工定位麵、增加輔(fǔ)助支撐、引入數控程序補償等措施,從而有效解決高精度複雜鋁合金的加工難題。
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