提高铝合金薄壁零件机械加工质量的方法探讨

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  [摘 要]通过研究铝合金薄壁零件的加工工艺,对机械加工过程中的有关环节进行控制,从而提高零件的加工质量。本文包括两部分,第一部分论述铝合金加工中的问题,第二部分论述提高铝合金薄壁零件机械加工质量的方法。
  [关键词]铝合金;薄壁零件;机械加工;方法
  中图分类号:S211 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)28-0277-01
  铝合金薄壁件在切削的时候,如何消除和减少零件的形状变化问题,和很多因素有关,实践证明,在确保零件毛坯质量的条件下,注意各工序去除干净毛刺等细节,完全可以加工出质量非常高的薄壁铝合金零件。
  1 铝合金加工中的问题
  因为铝合金薄壁零件铸造壁比较薄,结构比较复杂,大大增加了加工的难度,提高铝合金薄壁零件机械加工工艺水平,对于我国机械生产加工行业的持续发展有着重要意义[1]。
  1.1 铝合金材料特点
  由于铝合金材料有着非常强的粘附性等,在机械操作的时候对铝合金材料进行切削加工的时候,刀刃上非常容易粘接上切屑,形成刀瘤。让切削刀之后的使用受到非常大的影响,大大降低了加工的速度。
  1.2 刚性不足
  铝合金薄壁零件的刚性不够,在加工的时候操作人员用力太大,很容易造成零件变形,同时在切削的时候,刀会拉伸、扯断会使其发生位移现象。直接导致铝合金薄壁零件出现无法恢复的塑性变形。
  1.3 热变形
  因为铝的膨胀系数是钢的膨胀系数的二点四倍,所以在操作人员进行切削加工的时候产生的大量热量,会使铝合金薄壁零件出现热变形。
  1.4 硬度不够
  在机械加工的时候,经常会出现机械加工人员划伤加工面的状况,造成零件表面粗糙度不符合相关标准,造成这种问题的原因是除了操作方面的因素外,更重要的是铝合金薄壁零件使用的材料硬度不够。
  1.5 厚度太小
  有的铝合金薄壁零件的厚度太小,若机械加工人员使用数控机床进行加工操作,因为薄板自身就有一定的弹性,在切削的时候和切削力相互作用下,容易使切削面发生振动,机械加工人员会非常难控制零件的尺寸以及厚度,从而加大零件表面的粗糙程度。
  2 提高铝合金薄壁零件机械加工质量的方法
  2.1 研究铝合金的材料特点,优化机械加工基准选取
  机械加工人员在进行零件加工之前,应该对铝合金材料的各方面加以研究,从而防止在加工的时候出现零件变形等状况,提高铝合金薄壁零件机械加工的速度和质量。同时需要优化加工基准的选择,需要尽量选择平整度、光洁度较好的粗基准,并对其进行处理,使基准面更加平整,如果发现粗基准有凸起的部分,应该及时进行处理,在确认后期加工过程中可以进行准确定位后,把粗基准夹紧[2]。
  2.2 注重机械粗加工过程
  尺寸和表面粗糙不精准的铝合金零件,很难达到高要求,因此,要求机械加工人员在进行加工的时候,要对形状复杂的铝合金零件进行加工余量处理。在加工铝合金材料的时候,铝合金材料会出现摩擦,使铝合金零件表面晶粒出现错位变形和硬化的现象。而产生的热量在切削中也会出现形状的变化,使铝合金零件加工的尺寸之间出现误差,更有加工铝合金零件出现变形的状况。因此,針对上面出现的问题,加工人员可以使用铣削加工方法,运用进给量适当、切削深浅度和转速不高的方法来操作,确保加工的铝合金零件尺寸达到标准。在进行复杂铝合金零件加工的时候,不会出现切削热量影响加工准确度的现象。另外,对于特殊的壁厚比较大的铝合金零件,多使用低温热处理的方法进行处理,零件进行切削,组织结构的精度发生变化,通过切削的作用,零件内部有了应力值较大的残余内应力,所以运用低温退火的方法处理零件变形,释放材料内部的残余应力。
  2.3 注重精加工成型过程
  机械加工操作者需要使用精加工方法,达到加工零件精准尺寸和粗糙度符合要求的标准,在加工同时还要注意融合铝合金材料的特性,选用設备零件精度高的办法,在一般情况下,加工人员以数控铣床、镗床和加工中心为主要方法。在进行精加工的时候,要选切削速度比较快的机床,来弥补铝合金材料加工余量不足的问题。同时还要注意尽量选择粗刀杆的刀具,保证达到刀具的刚度要求,弥补切削中振动影响机械加工精度的问题。机械加工人员进行工件装夹的时候,不要出现缩减装夹次数太多的情况,最好可以一步到位定位成型,使得夹紧力降低,从而弥补人为因素带来的误差问题。
  刃前出现非常高的温度,切削点虽然能够消散大量热量,但是因为铝合金熔点比较低,会造成刃前区出现半融化的现象。因此,机械加工人员在切削的时候应该注意切削速度,切削速度不要太快,避免造成切削热量太大,热量不能及时消除的情况。另外也可以使用有良好润滑性、冷却性能好的切削液进行加工,防止出现加工零件在大量高温的影响下,使得加工零件强度降低,铝合金零件出现凹凸现象。而好的润滑性、冷却性能好的切削液可以降低切削热量,也可以使刀具润滑,还能够使零件变形问题得到大范围的解决。
  2.4 合理选择夹紧方法
  铝合金薄壁零件有着刚度不足的问题,虽然已经铣平零件定位基准面,但是遇到加工过程中施加力度太大的情况,铝合金薄壁零件就会出现装夹变形的情况。
  机械加工人员要想避免零件在机械加工后发生波型面和鼓型面,使铝合金薄壁零件达到符合设备要求的标准,就必须在加工机械零件前,设置安装专用支撑工装,一般情况下专用支撑工装由调节螺杆和底板构成。可以利用高度调节螺杆,通过支撑力弥补铝合金薄壁零件刚度不足的问题。机械加工人员在进行机械加工的过程中,必须夹紧零件,堆成分布压板,以螺杆作为中心,保持作用点相同的夹紧力。如果出现夹紧力作用点分布不平衡,铝合金薄壁零件就会出现变形现象,加工零件预期数值和各个数值也会出现偏差,最后导致铝合金薄壁零件无法投入设备中进行正常使用[3]。
  3 结束语
  铝合金薄壁件在切削过程中,怎样消除和减少零件的变形问题,和很多因素有关,实践表明,在保证零件毛坯质量,合理安排粗、精加工工序的前提下,注意各工序去除干净毛刺,夹紧的时候在夹紧处加垫油纸,注意夹紧力度等细节,完全可以加工出符合要求的高标准薄壁铝合金零件。
  参考文献
  [1] 许小娟.基于铝合金薄壁零件的机械加工工艺分析[J].科技展望,2016,(08):53-54.
  [2] 王延波.关于铝合金薄壁零件的机械加工工艺研究[J].电子制作,2016,(14):50.
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