鋁制球殼加工工藝改進(jìn)分析
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了鋁制球殼加工工藝改進(jìn)分析范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。
摘要：鋁制球殼類零件在機(jī)械制造業(yè)運(yùn)用廣泛，分析并改進(jìn)價(jià)格工藝對(duì)制造業(yè)具有重要意義。本文首先分析影響殼類零件加工精度的主要因素，其次分析了如何合理選擇刀具角度及切削參數(shù)，并通過(guò)實(shí)際加工論證總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，保證加工質(zhì)量。為其他薄壁零件加工提供借鑒。
關(guān)鍵詞：薄壁鋁件；球殼變形;工藝
大部分鋁材料具有剛性差、強(qiáng)度低的特性，在加工中極易產(chǎn)生形變。加上零件的形狀比較復(fù)雜，使零件加工的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。大部分球殼類零件的加工難點(diǎn)在于其零件的剛性較差，強(qiáng)度弱，裝夾困難，易變性。不易保證零件的加工質(zhì)量。影響球殼零件加工的主要因素主要有3點(diǎn)：a.受力變形：大部分球殼件為薄壁件，加工受切削力擠壓易使工件變形，故切削時(shí)應(yīng)選用前角較大的刀具。b.受熱變形：切削加工產(chǎn)生的切削熱量使工件尺寸難以控制，加工應(yīng)澆注冷卻液。c.振動(dòng)變形：在切削力的作用下，易產(chǎn)生振動(dòng)和變形影響形狀和尺寸位置精度及表面質(zhì)量，選用道具剛性應(yīng)足夠強(qiáng)。通過(guò)改進(jìn)薄壁零件的加工工藝可提高加工效率及產(chǎn)品合格率，節(jié)約成本和時(shí)間。下面我將通過(guò)例子具體介紹一種通過(guò)預(yù)留工藝卡頭加工薄壁零件的新工藝。一般的加工工藝加工較困難，為此根據(jù)鋁制球殼的特性，應(yīng)合理選用夾具、刀具、切削用量等等。
1工件的裝夾
在裝夾的過(guò)程中，裝夾力過(guò)大，易使工件變形；裝夾力過(guò)小，在車削過(guò)程中可能因松動(dòng)而產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，直接使得產(chǎn)品脫落報(bào)廢。車削加工常用的裝夾工具為三爪卡盤，作用力在3點(diǎn)使得薄壁零件夾緊力不均，從而使夾緊力大的位置產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象，加工后的成品壁厚不均。因此薄壁零件裝夾應(yīng)使零件的裝夾面每一點(diǎn)的作用力保持均衡。根據(jù)公式P=F/S，可以指導(dǎo)，在壓力一定的情況下，接觸面積越大，壓強(qiáng)越小。此球殼零件無(wú)法通過(guò)支架裝夾加工成型，結(jié)合多年機(jī)械加工經(jīng)驗(yàn)綜合考慮裝夾問(wèn)題得出解決方案：預(yù)留工藝臺(tái)階，三爪卡盤裝夾工藝臺(tái)階加工內(nèi)外形，增加工藝臺(tái)階的裝夾接觸面。
2選擇刀具的幾何角度
刀具幾何角對(duì)車削過(guò)程中的切削力大小及熱變形、排屑等都有很大影響。前角大小影響切屑的形狀及刀具的鋒利程度。前角越大，刀具越鋒利，切削力越小。車鋁的前角一般取20°左右。后角影響刀具后刀面與工件的摩擦情況。后角大，摩擦力就小，切削力就小，一般選擇6°至8°。刀具主偏角決定刀具在軸向與徑向的分力大小。主偏角越大，徑向力越小，軸向力大。加工薄壁件時(shí)應(yīng)選擇刀具主偏角為93°。為便于排屑，刀具應(yīng)有斷屑槽，斷屑槽圓弧半徑一般選5mm左右。綜合刀具角度分析得出：刀具選擇為刀尖角為55°的外圓刀和55°的內(nèi)孔車刀。
3切削用量的選擇
車削球殼件過(guò)程中的變形是多方面的，裝夾的夾緊力，切削產(chǎn)生切的切削力，工件在切削時(shí)產(chǎn)生的彈性變形和塑形變形，溫度產(chǎn)生的熱變形。減小切削力需要合理選擇切削三要素。粗車時(shí)選擇大切削深度和大進(jìn)給，在保證刀具壽命的前提下，合理選擇切削速度；精車選擇切削厚度一般為0.2-0.4mm，進(jìn)給量根據(jù)工件表面質(zhì)量要求選擇一般為0.05-0.08mm/rad。
4切削液的選擇
在切削過(guò)程中產(chǎn)生切削熱，70%的切削熱由切屑帶走，其余30%由工件及刀具承受。切削產(chǎn)生的熱量是刀具的硬度降低，使工件產(chǎn)生熱變形。充分加注切削液不但可以降低刀具和工具承受的熱量，而且可以起到潤(rùn)滑和清洗的作用，減少刀具的磨損，提高工件加工的表面粗糙度。加工鋁件要選擇潤(rùn)滑好及黏度小的油性液。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，選用機(jī)油和柴油混合液不易粘刀而且表面粗糙度可達(dá)到0.6um。
5工藝制定
該零件為半球，具有薄壁（1mm），裝夾難度大，尺寸精度不好控制等特點(diǎn)，傳統(tǒng)方法是通過(guò)先進(jìn)行外球面加工，設(shè)計(jì)專用夾具，再加工內(nèi)球面，該方法中夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆卸麻煩，成品率低的缺陷；夾具螺紋接觸面是直接保證的尺寸，由于接觸，無(wú)法直接測(cè)量，使內(nèi)腔深度尺寸精度及薄壁厚度失控；由于工件和工裝之間配合力較小，內(nèi)腔切屑易積屑，加工容易出現(xiàn)打滑；由于配合力較小，粗加工時(shí)不能選擇較大進(jìn)給和切削深度，加工效率較低。對(duì)比傳統(tǒng)加工，優(yōu)化工藝得出最新加工工藝（圖2）。具體工藝安排如下：a.備料：長(zhǎng)度大于供給實(shí)際長(zhǎng)度10mm，直接大于實(shí)際直接10mm；b.粗車內(nèi)輪廓：裝夾外圓面，粗車內(nèi)輪廓、平另一側(cè)端面、另一次外圓見(jiàn)光，需注意孔口預(yù)留3.5mm工藝段；c.粗車外輪廓：倒頭裝夾，粗車另外輪廓，預(yù)留工藝卡頭1、工藝卡頭2，需注意刀具進(jìn)給方向、外輪廓需多車削3.5mm工藝段；d.熱處理：半成品熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力改善切削性能；e.精車內(nèi)輪廓：裝夾工藝卡頭2，精車內(nèi)輪廓及端面，精車工藝卡頭1外圓；f.精車外形面：裝夾工藝卡頭1，去除工藝卡頭2，精加工外輪廓；g.切斷成型：運(yùn)用特制2.5mm寬切斷刀切斷，去毛刺成型，需注意特制2.5mm切斷刀為切斷刀一側(cè)刃磨后比較尖銳，刃磨后圓角約0.2mm。改進(jìn)后的加工工藝具備：a.節(jié)約30%材料成本；b.節(jié)省50%加工時(shí)間;c.成品率較高。
結(jié)束語(yǔ)
隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛運(yùn)用，機(jī)械加工能夠達(dá)到的精度越來(lái)越高。新工藝路線運(yùn)用不但能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)約加工成本提高加工效率，而且可以為企業(yè)在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出為企業(yè)增加競(jìng)爭(zhēng)力。以上是我在加工鋁制球殼件過(guò)程中的一種新方法，較好的解決了車削過(guò)程中出現(xiàn)產(chǎn)生的一些問(wèn)題，為同類產(chǎn)品加工提供借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]陸劍中,周志明.金屬切削原理與刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006,6,1.
[2]陳日曜.金屬切削原理(第2版)機(jī)械工業(yè)出版社,2005,1,1.
作者：陳書楊 鮮海峰 王維榮 王學(xué)軍 吳黃世璋 趙信文 單位：中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所