薄板鋁件的數(shù)控銑削加工工藝

發(fā)布日期：2019-09-05 00:00 來源：http://liaofu.com.cn 點(diǎn)擊：

薄板鋁件結(jié)構(gòu)簡單，但因零件材料是鋁合金，且腔底和腔壁都較薄，在加工中最大的問題是如何防止工件腔底板和腔壁變形。特別是腔底板的變形最大，中間拱起不平，且底板的厚薄不均，底板中間由于拱起而被銑削過多，加工結(jié)果底板中間厚度最薄，與周邊差異大?；诖?，在加工實(shí)踐中，必須要結(jié)合薄板鋁件的特點(diǎn)，科學(xué)制定加工工藝，從而保證鋁件產(chǎn)品加工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

一、數(shù)控加工零件工藝性分析

零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)，在數(shù)控加工零件圖上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)。由于數(shù)控加工精度和重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標(biāo)注法改為同一基準(zhǔn)引注尺寸，或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注法。另外，構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分，避免編程時(shí)無法下手。

零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編程方便，生產(chǎn)效益提高。內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)過小。零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小等有關(guān)。零件銑削底平面時(shí)，槽底圓角半徑r不應(yīng)過大，應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。在數(shù)控加工中，為保證兩次裝夾加工后其相對位置的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。此外，還應(yīng)分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證、有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。

二、確定加工方法與加工方案

加工方法的選擇原則，是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。例如，薄壁鋁件很容易變形，因此在加工時(shí)要考慮采用普通加工與

數(shù)控加工相結(jié)合的方法來優(yōu)化組合加工工序，降低零件的制造周期，提高零件的加工效率。零件基本采用粗車（精車）外形→打孔攻絲（包括做兩個(gè)工藝銷孔）→粗精加工槽的加工方法完成其加工制造。零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對這些表面僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求所需要的加工方法。例如，精度要求較高的空間弧形曲面在經(jīng)過粗加工、半精加工后，還必須使用球頭銑刀進(jìn)行45°或135°小間距（一般精度要求高的大概在0.1～0.2m m之間）爬面加工。

三、薄板鋁件的數(shù)控銑削加工工藝分析

（一）熱處理

圖1 中的零件毛坯材料是 LY12，其為鋁-銅-鎂系中的典型硬鋁合金，其成份比較合理，綜合性能較好。該合金的特點(diǎn)是：強(qiáng)度高，有一定的耐熱性，可用作 150 ℃以下的工作零件。熱狀態(tài)、退火和新淬火狀態(tài)下成形性能都比較好，熱處理強(qiáng)化效果顯著，但熱處理工藝要求嚴(yán)格。若有條件最好進(jìn)行熱處理，以提高時(shí)效后的硬度。

（二）下料

毛坯材料是軋制成的大塊鋁板，需要下料成為144 mm×114 mm×12 mm小板材。由于軋制鋁板有紋路方向（圖2示中的雙點(diǎn)畫線表示軋制紋路方向），下料時(shí)注意按照圖2所示進(jìn)行下料，使小板材的長度方向與大板塊的紋路方向垂直。

（三）數(shù)控銑削加工

在加工過程中，采用UG6.0軟件建模和編程。

第一，夾持底面，正面粗加工見表1，為正面粗加工工序簡表。

第二，翻轉(zhuǎn)，粗銑夾頭此薄壁零件加工，最大的問題就是加工中易發(fā)生變形。為了防止變形，底面的夾頭不能一次性銑削到位，同時(shí)考慮到正面精加工時(shí)裝夾問題，因?yàn)榈酌嫱咕壓穸戎挥?/span>2 mm，如果銑到位，用平口鉗很難裝夾，故為了正面精加工時(shí)方便裝夾和正面精加工后去底面夾頭時(shí)不引起大的變形，在UG中對此零件建模時(shí)，特意在底面加上了4個(gè)凸臺。凸臺尺寸為15 mm×10 mm×3.7 mm，另外建模時(shí)還特意留出了0.3 mm的底面精加工余量。這樣，4個(gè)凸臺的存在，一方面方便正面精加工時(shí)的裝夾，另一方面又能保證把底面大余量除去后，下次底面精加工時(shí)再去除小余量（凸臺夾頭及0.3 mm厚的余量）時(shí)不至于因?yàn)榍邢髁Υ蠖鸸ぜ笞冃巍?/span>

第三，精銑。正面精銑正面時(shí)，特別注意裝夾時(shí)的夾緊力要合適，如果太大會(huì)使零件中間拱起，使得內(nèi)腔底面中央部位被銑薄。為防止切削變形，采用先半精銑再精銑的方法。然后粗、精銑2個(gè)缺口，缺口粗銑時(shí)下刀量要小，層優(yōu)先；而精銑時(shí)采用深度優(yōu)先。粗銑、精銑都采用逆銑方式，這樣可以有效地防止缺口變形。

第四，完全去除底面。夾頭用準(zhǔn)16 mm立銑刀先粗銑4個(gè)凸臺。由于底面是大平面，一般應(yīng)用面銑刀來銑削，但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用面銑刀會(huì)造成此零件底面變形很大。故采用小直徑的銑刀，雖然效率降低了，但可以保證工件不易變形。主軸正轉(zhuǎn)，切屑往零件外邊飛，切削力把工件往下壓，使得工件緊貼墊鐵，不易變形。注意走刀路線不能相對圖4反向走，因?yàn)榍邢髁Π压ぜ咸簦“骞ぜx開墊鐵易變形。凸臺粗銑后，底面還留下0.3 mm厚，長寬144 mm×114 mm的余量，但這部分材料同樣不能用面銑刀來去除，否則變形量大。經(jīng)過試驗(yàn)用準(zhǔn)16 mm立銑刀來精銑底面，底面變形大，零件不合格。最終，采用飛刀，自磨刀具2把，刀具像車床上用的外圓車刀，來飛平底面這個(gè)大平面。由于此零件的長寬尺寸差得不大，可以先裝夾寬106 mm兩邊飛一遍，然后換成136 mm長邊再飛一遍。這樣，底面的變形極小，可以獲得合格的零件。