敞口深腔鋁件的加工工藝分析

馮能

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，結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，以期優化高速加工的工藝參數。

關鍵詞：敞口深腔鋁件；加工過程；工藝參數

1 敞口深腔鋁件的結構特點

鋁合金材質的敞口型腔零件，具有型腔深、內壁弧度小的特點。為了制作敞口型深腔鋁件，大多數人認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行銑削，在實際工作中，這樣的理想化方法仍舊存在很多嚴重影響鋁件質量的問題。

（1）出現的問題。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雜，鋁件的型腔結構亦復雜難于加工，故加工過程對刀具 的選擇要求較高；3）對鋁件進行加工工作時，由于打磨溫度過高，鋁件易發生高溫融化，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，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，就會與刀夾產生碰觸與摩擦。相反，如果使用小直徑刀具進行粗加工，就會明顯感受到刀具受到的切削力度較大，很容易出現彈刀的現象。除此之外，由于鋁這種金屬本身質地比較柔軟，所以在加工過程中，很容易出現因摩擦力加大而有所融化的現象，這種情況下，刀具會很容易粘上原料。

（3）解決方法。經過多次實驗研究，本文認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缺點，優點是工作效率比較高、加工精度和加工質量很好、可以以此形成形；但是缺點則是加工成本較高，對操作人員的技術要求比較高。所以，在采用此方法時，應該綜合現實情況再做決定。

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。設備名稱：EMCO FAMUP LINEARMILL600 HD高速加工中心，配備系統：SINUMERIK 840D，主要技術參數：X軸行程600mm，Y軸行程500mm，Z軸行程500mm，X-Y-Z技術：直線電機，X-Y-Z快速移動：60m/min，轉速范圍：20000rpm，分辨率：0.001mm。該機床轉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行高速加工的操作.

（2）工序劃分。型腔加工的工藝流程既復雜又嚴密，所以，在實際工作中，對鋁件進行加工時，應該嚴格按照要求的標準工藝流程進行工作，值得關注的核心點是，在進行鋁件加工時，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，更加該關注刀具的切削參數以及型號選擇。

（3）刀具及刀柄的選擇。刀具的選擇：可以進行告訴切割鋁合金材料的刀具主要是由剛性較好的硬質合金制造而成，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行涂層處理，這主要是為了延長刀具的壽命。綜合考慮經濟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，一般企業通常會每隔一周活兩周對刀柄進行一次平衡性的調試，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構比較復雜的情況時，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構都很復雜的零件，如果采取精細加工，則比較容易由于受力的不均勻性而導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，均勻發力，就可以制造出光滑細膩的工藝品。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行些微、少許的切磨，去除表面的雜質，第二部進行大刀闊斧的輪廓切割，大膽去除鋁件多余的部分，停刀之后就出現工藝品的大致輪廓，第三步就是精細雕琢以及加工，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行高認真度的創作、模仿工作，為工藝品繼續添加價值，如此重復堅持，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該R刀

3 結論

本文講述了如何正確利用高速加工的方法，解決在進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，依據大量數據分析，得出問題出現的主要情況，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，提出工藝參數合理性的重要性，以期相關人士在實踐中能夠加強對這方面的研究。

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