敞口深腔鋁件的加工工藝分析

馮　能（東莞市星谷信息科技有限公司,廣東　東莞　523000）

敞口深腔鋁件的加工工藝分析

馮能
（東莞市星谷信息科技有限公司,廣東東莞523000）

摘要：本研究通過深入研究敞口深腔鋁件加工工藝，分析出在鋁件加工過程中存在斷刀、粘刀以及小倒角這些問題，從這些問題出發(fā)，結(jié)合敞口深腔鋁件加工的特點，提出解決上述問題的建議與意見，重點闡述了敞口深腔鋁件的加工工藝流程，以期優(yōu)化高速加工的工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：敞口深腔鋁件；加工過程；工藝參數(shù)

1　　敞口深腔鋁件的結(jié)構(gòu)特點

鋁合金材質(zhì)的敞口型腔零件，具有型腔深、內(nèi)壁弧度小的特點。為了制作敞口型深腔鋁件，大多數(shù)人認(rèn)為最好的加工方案是在加工過程中通過特殊方法對敞口型腔進(jìn)行銑削，在實際工作中，這樣的理想化方法仍舊存在很多嚴(yán)重影響鋁件質(zhì)量的問題。

（1）出現(xiàn)的問題。1）鋁件加工要求深度過高，使得加工工具很容易損壞；2）需要加工的鋁件加工工藝復(fù)雜，鋁件的型腔結(jié)構(gòu)亦復(fù)雜難于加工，故加工過程對刀具的選擇要求較高；3）對鋁件進(jìn)行加工工作時，由于打磨溫度過高，鋁件易發(fā)生高溫融化，刀具很容易因粘上原料失去其原本的靈敏度。

（2）原因分析。大直徑刀具在開粗階段用起來比較適合，主要原因是其型腔比較深，剛性相對于其他時候也處于比較好的狀態(tài)，所以此時用大直徑刀具就可以去除大半的多余材料；但是一旦面臨半精加工時，大直徑刀具就會受到很大的限制，如果刀具延伸的過于長，在切削過程中，就會顯得剛性不夠，而如果刀具延伸的過于短，就會與刀夾產(chǎn)生碰觸與摩擦。相反，如果使用小直徑刀具進(jìn)行粗加工，就會明顯感受到刀具受到的切削力度較大，很容易出現(xiàn)彈刀的現(xiàn)象。除此之外，由于鋁這種金屬本身質(zhì)地比較柔軟，所以在加工過程中，很容易出現(xiàn)因摩擦力加大而有所融化的現(xiàn)象，這種情況下，刀具會很容易粘上原料。

（3）解決方法。經(jīng)過多次實驗研究，本文認(rèn)為解決上述問題的對策是--將高速加工機床與加長刀柄配合起來使用。但這種方法也有其明顯的優(yōu)缺點，優(yōu)點是工作效率比較高、加工精度和加工質(zhì)量很好、可以以此形成形；但是缺點則是加工成本較高，對操作人員的技術(shù)要求比較高。所以，在采用此方法時，應(yīng)該綜合現(xiàn)實情況再做決定。

2　高速銑削加工工藝

2.1型腔加工工藝分析

（1）機床的選擇。設(shè)備名稱：EMCOFAMUPLINEARMILL600 HD高速加工中心，配備系統(tǒng)：SINUMERIK840D,主要技術(shù)參數(shù)：X軸行程600mm，Y軸行程500mm，Z軸行程500mm，X-Y-Z技術(shù)：直線電機，X-Y-Z快速移動：60m/min，轉(zhuǎn)速范圍：20000rpm，分辨率：0.001mm。該機床轉(zhuǎn)速范圍較之于普通機床高出很多倍，這一特點非常有利于進(jìn)行高速加工的操作.

（2）工序劃分。型腔加工的工藝流程既復(fù)雜又嚴(yán)密，所以，在實際工作中，對鋁件進(jìn)行加工時，應(yīng)該嚴(yán)格按照要求的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程進(jìn)行工作，值得關(guān)注的核心點是，在進(jìn)行鋁件加工時，一定要注意刀具的選擇，盡量挑選物美價廉、硬度足夠要求的刀柄，以及長度夠長、靈敏度夠好的刀具，更加該關(guān)注刀具的切削參數(shù)以及型號選擇。

（3）刀具及刀柄的選擇。刀具的選擇：可以進(jìn)行告訴切割鋁合金材料的刀具主要是由剛性較好的硬質(zhì)合金制造而成，它的制作方法是將碳化物與金屬粘接劑混合在一起，用粉末冶金的方法冶煉而成。制造這種刀具還有最重要的一步，就是給制作好的刀具進(jìn)行涂層處理，這主要是為了延長刀具的壽命。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和加工型兩方面因素，切割工具的最好選擇是半精加工和精加工的涂層刀具其尺寸分別為φ4X50mm和φ2X50mm。

刀柄的選擇：HSK－63A刀柄由瑞士制造，其最佳的轉(zhuǎn)速范圍為0～30000r/min，這種刀柄比較適合與敞口深腔鋁件的加工制作過程。除此之外，一般企業(yè)通常會每隔一周活兩周對刀柄進(jìn)行一次平衡性的調(diào)試，以便維持刀具的精度。

（4）切削用量的確定。在型腔的加工過程中，合理的工藝參數(shù)是非常重要的，不能只為高速加工而一味的提高速度，在加工過程中遇到直角拐彎的情況或者是加工對象結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況時，切記不可忽略加工精度和合理性的重要性。

2.2型腔造型及加工

型腔造型相對來說比較容易，本研究的重點是分析型腔加工的主要工藝流程以及需要注意的方面。

（1）加工策略分析。一次性粗加工法和階梯加工法比較適合形狀和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜的零件，如果采取精細(xì)加工，則比較容易由于受力的不均勻性而導(dǎo)致零件表面凹凸不平，影響工藝品的銷售。以上介紹的方法都是比較適用于粗大而且不是非常細(xì)致的工藝品之上的，此類方法通過最簡單的刀具，按照工藝品的紋路以及高度，均勻發(fā)力，就可以制造出光滑細(xì)膩的工藝品。而高速切削加工縮短時間的主要方法就是針對造型精致、工藝復(fù)雜、要求水平高的工藝品而言的，它的主要工藝流程就是第一步進(jìn)行些微、少許的切磨，去除表面的雜質(zhì)，第二部進(jìn)行大刀闊斧的輪廓切割，大膽去除鋁件多余的部分，停刀之后就出現(xiàn)工藝品的大致輪廓，第三步就是精細(xì)雕琢以及加工，最后一步工作量比較大，需要的是真功夫，靜下心來旁無一物的進(jìn)行高認(rèn)真度的創(chuàng)作、模仿工作，為工藝品繼續(xù)添加價值，如此重復(fù)堅持，就會得到完美無瑕的工藝品。也能夠由此感受到加工工藝的復(fù)雜與其中奧妙，保持零件的剛性和美感。

（2）加工過程。作為型腔加工的三個必不可少的階段，三者之間是相輔相成、共同進(jìn)步的整體。而粗加工、半精加工、精加工都是整個工作中很重要的一部分。

粗加工就指的是，好比雕刻一件雕像，在你面前原料是一塊石頭，粗加工就指的是，大刀闊斧的將石頭上多余的部分大膽剔除掉，完成第一步的主要工作。其余地方再換上其他的刀具進(jìn)行半精加工的補充與完善。

半精加工，即二次開粗：半精加工也就是針對局部小圓弧的深加工。走外形是半加工最常采用的方式，即以Z字形向下迂回加工，此過程應(yīng)注意把握加工的工作量，以便給精加工留下一定的余地。

精加工指的是在精加工過程中，主要是完成半精加工留下的工作，采用外形銑削的方法，Z字形向下進(jìn)行多次銑削，完成最終的工藝加工流程。需要注意的是精加工時應(yīng)該R刀＜R圓弧。

3　結(jié)論

本文講述了如何正確利用高速加工的方法，解決在進(jìn)行鋁件加工時采用高速加工解決敞口深腔鋁件加工的問題。首先，依據(jù)大量數(shù)據(jù)分析，得出問題出現(xiàn)的主要情況，包括主要原因，然后在實踐中找尋出解決辦法，最后針對型腔的加工工藝及加工過程分析，提出工藝參數(shù)合理性的重要性，以期相關(guān)人士在實踐中能夠加強對這方面的研究。

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