探索薄壁铝合金零件在铣削加工中热变形与应力变形的控制Word下载.docx
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本文以薄壁铝合金零件为研究对象，基于对说削加工过程中热变形与应力变形的控制从而提高产品的合格率。
关键词
薄壁铝合金零件；
铁削加工；
吸附夹具
薄壁铝合金零件由于重鼠轻、结构紧凑等特点，而被广泛应用于航空航天、电于通讯、汽车行业等领域。
由于薄壁铝合
金零件相对刚性差，强度低。
所以加工工艺性极差，特别在切削加工过程中很容易产生翘曲变形。
在传统的说加工过程中，由于热变形与应力变形的产生，在加工过程中使零件发生弹性变形与扭曲变形，从而生产的零件往往达不到设计要求，成品合格率较低。
如果在加工过程中合理选择夹具、刀具、切削液、说削方式等，那么在控制与降低热变形和应力变形方面就会取得良好的效果，从而提高成品的合格率。
下面以某导热框架（如图1）为例；
对这一典型的薄壁铝合金零件的铳加工过程作一简单介绍，该零件材质为LF*虽然零件的形状不是很复杂，但为确保导热框架在工作时能与发热元器件保持紧密接触而具有良好散热性。
所以该零件的两侧壁厚仅为0.75mn内框面厚度也仅为1.251m）再加上各面之间有着较高形位公差精度和表面粗糙度，可见该零件在铁加工时对定位、夹紧、冷却、切削参数选择等都有较高的要求。
图1产品7K思图
传统加工方法是在铁床上配上工牌键槽洗刀在煤油冷却下进行加工。
虽然也分粗、精加工,并配有较精密的止口压撑板等组合夹具进行装夹，但在加工宽&
5rm深24.5nm的槽（如图2）时，由于普通说床一般无消隙功能，只能采用逆洗刀法。
另外，刀具在切削过程中形成的积屑瘤增大了切削力，加工出来的两侧槽壁往往达不到表面粗糙度的技术要求，0.75m＜壁处也经常出现扭曲变形现象。
在加工L25mn厚的内框面时，由于采用移动压紧的方法，夹紧力的影响不但使该平面厚度尺寸精度达不到技术要求，而扭曲变形现象更为突
出，无法保证该平面的平面度和该平面对糟的垂直度的要求，所以零件的报废率极
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图2导热框架零件尺寸
通过改进传统的加工方法，即在加工过程中合理选择夹具、刀具、切削液、说削方式等，来减小切削力，降低夹紧力，控制和降低热变形和应力变形，从而提高产品的合格率。
一、优选刀具高速加工
根据金属切削原理，切削速度、主轴转速和进给速度的关系为
、，1000K,,.、
N= （r/min）
兀•D
F=A厂N•Z（mm/min）
式中VNRDZ4分别代表切削速度、主轴转速、进给速度、铳刀直径、铳刀齿数和每齿进给量。
为了获得高切削速度，需使用大直径刀具或高主轴转速。
现代切削加工技术发展的趋势就是采用高转速,少切削的高速切削法。
在切削加工过程中对切削力影响最大的是工件材料和切削用量。
采用高转速可使刀具每齿切削量下降，少切削又可减小切削力。
数控铳床的进给传动装置采用伺服电机直接带动滚珠丝杠旋转，在整个加工过程中可以全部采用顺貌刀法，走刀路线尽量短，少空刀，少满刀，少抬刀。
m在粗加工时选用两刃刀，排屑方便，散热快，而且具有足够的刚性，在高转速时刀具不易折断。
精加工选多刃刀，切削力小，精度高。
由于导热框架是簿壁壁零件，轴向切削力稍大对铳削过程中的影响不是最大,所以选用螺旋角较大的槽铳刀，以减小径向切削力，扭曲变形就小，其次大螺旋角和多刃铳刀增强了刀具与工件的接触，起到了较好的导热作用。
国产品牌刀具两刃刀螺旋角只有30°
而美国肯纳的CC5和HT5的螺旋角有3。
、4$、6。
三种规格，这样就能够提供多种选择。
85是整体式硬质合金铳刀，以KMF材质为基体组织和近5rn#得多涂层材料组成。
HT5是金属陶瓷统刀，刀刃强度高，刀口锋利，良好的润滑性能有效地抑制刃口堆积的产生。
经过多次试验，最后确定粗加工米用螺旋角为45的二刃GC5槽铁刀，精加工采用螺旋角为60三刃HT5槽铳刀，确保了加工的精度。
二、专用真空夹紧夹具
该框架零件三边0.75rmi厚的簿壁对装夹、夹紧带来很大的困难。
如果采用传统的压板，撑板夹紧的话，压紧力的影响肯定无法保证加工精度。
最理想的状态是能使零件在精加工过程中不受夹紧力或最小夹紧力的作用而仍能正确定位夹紧加工。
导热框架精加工专用的真空吸附式夹具与真空泵组成了一套真空夹紧系统。
工件在粗加工后深槽两侧及内框面各留0.5mn加工余量，精加工框架安装在吸附夹具中底面与夹具的吸附面保持紧密接触，工件吸紧后夹具一侧配辅助夹紧垫块，通过两处辅助锁紧螺母的轻微调整，使工件可处在几乎无变形夹紧力的状态下进行加工。
工件定位及夹紧见下示意图：
三、合理选用切削液
金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中主要起到润滑冷却作用，它可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，减小切削力、摩擦和功率消耗，改善工件材料的切削加工性能。
通过它和因切削而发热的刀具、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形,保持刀具硬度,提高加工精度和刀具耐用度。
在高速切削技术迅猛发展的今天正确合理地选用切削液尤为重要。
切削液分油基和水基两大类。
油基切削液的润滑性要优于水基切削液，但冷却性却稍差。
导热框架是超簿壁零件，所以在加工时应以冷却为主。
工件与夹具部分采用水基切削液进行常规浇注冷却，为克服水基冷却液的不足，切削部分采用喷雾冷却。
喷雾冷却的降温效果要优于单相切削液。
利用气液混合流体喷出时体积骤然膨胀消耗内能吸收热量，单位时间内能带走大量的热量，可比常规浇注冷却降低温度10~20°
C,进一步增强了降温效果。
四、铢削工艺参数的选择
对于双面结构的零件，典型工艺路就是正面粗加工、正面精加工、反面粗加工、反面精加工，或是正面粗加工、反面粗加工、反面精加工、正面精加工。
在600nmX300mm基础板上进行粗加工，貌削&
5nmx24.5rm的深槽时，采用肯纳的中5螺旋角为45二面刃铳刀分多刀切削，槽深留0.2im余量，二侧各留0.25nm余量，内框面留0.25nm余量，主轴转速1500nmin,切削速度105mmmin。
精加工工件安装在吸附夹具上，采用肯纳的中6螺旋角为60度的HT5三面刃立洗刀，主轴转速3000"
in,切削速度60mnHnin进行加工，加工内框面采用肯纳的甲12螺旋角为60的HT5三面刃立貌刀以主轴转速2000n/min,切削速度50mgin进行加工，程序编制铳削由里到外，逐层切削。
这样在切削过程中充分利用了工件的自身刚度，改小受力变形，这既提高了零件表面的加工精度，也提高了生产效率。
经采用以上几项措施后，在整个加工过程中较好地解决了加工过程中产生的受力变形（夹紧力引起），受热变形（切削热引起）和振动变形（切削振动引起）。
结束语
综上所述，通过对本例的分析，透过现象看本质，从根本上针对可能在加工过程中出现对质量造成不良影响的各种因素,都能有的放矢，采取切实有效可行工艺措施去加以解决。
所积累的经验在今后薄壁和超簿壁铝合金零件这一特殊加工领域里有着较好的实用价值和意义。
参考文献
E新技术新工艺机械加工工艺与装备.
2006 06
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