铝合金加工中避免零件变形的7种方法

　　铝合金是重要的工业原料。由于其硬度相对较小，热膨胀系数较大，在薄壁、薄板类零件的机械加工中容易发生变形。除了改善刀具性能以及预先采用时效处理消除材料的内应力之外，从加工工艺的角度，也可以采取一些手段，尽可能减少材料的加工变形。

　　对于加工余量较大的铝合金零件，为了创造较好的散热条件，减少热变形，必须尽量避免热量过于集中，可以采取的方法就是对称加工。举例来说，有一块90毫米厚的铝合金板，需要将其铣削至60毫米厚，如果铣好一面之后立即翻过来铣另一面，由于每个面都是一次加工到最后的尺寸，连续加工余量较大，就会造成热量集中的问题，这样铣削好的铝合金板平面度只能达到5毫米。如果采用两面反复进刀的对称加工方法，使每个面都至少分两次加工，直到达到最后的尺寸，这样有利于散热，平面度可以控制在0.3毫米。

　　▌ 分层多次加工法

　　当铝合金板类零件上有多个型腔需要加工时，如果采用一个型腔一个型腔依次加工的方法，就容易使型腔壁由于受力不均匀而缠上变形。最好的解决方法是采取分层多次加工法，即同时对所有型腔进行加工，但不是一次加工完成，而是分若干个层次，逐层加工到需要的尺寸。这样零件受力会比较均匀，变形的几率较小。

　　▌ 恰当选择切削用量

　　选择恰当的切削用量可以有效减少切削过程中的切削力和切削热。机械加工过程中，切削用量偏大会导致一次走刀的切削力过大，极易造成零件的变形，而且对机床主轴刚性和刀具的耐用度都会造成影响。在切削用量的各个要素中，对切削力影响最大的就是背吃刀量。按说减小背吃刀量有利于保证零件不变形，但同时又会降低加工效率。数控加工的高速铣削能够解决这一问题，只需要在减小背吃刀量的同时，相应地增大进给量，并提高机床的转速，就可以既降低切削力，又能够保证加工效率。

　　▌ 改善刀具的切削能力

　　刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有重要的影响，正确选择刀具，对减少零件加工变形至关重要。

　　① 合理选择刀具几何参数。

　　前角：在保持刀刃强度的条件下，前角适当选择大一些，一方面可以磨出锋利的刃口，另外可以减少切削变形，使排屑顺利，进而降低切削力和切削温度。切忌使用负前角刀具。

　　后角：后角大小对后刀面磨损及加工表面质量有直接的影响。切削厚度是选择后角的重要条件。粗铣时，由于进给量大，切削负荷重，发热量大，要求刀具散热条件好，因此，后角应选择小一些。精铣时，要求刃口锋利，减轻后刀面与加工表面的摩擦，减小弹性变形，因此，后角应选择大一些。

　　螺旋角：为使铣削平稳，降低铣削力，螺旋角应尽可能选择大一些。

　　主偏角：适当减小主偏角可以改善散热条件，使加工区的平均温度下降。

　　② 改善刀具结构。

　　减少铣刀齿数，加大容屑空间。由于铝合金材料塑性较大，加工中切削变形较大，需要较大的容屑空间，因此容屑槽底半径应该较大、铣刀齿数较少为好。例如，φ20mm以下的铣刀采用两个刀齿；φ30～φ60mm的铣刀采用三个刀齿较好，以避免因切屑堵塞而引起薄壁铝合金零件的变形。

　　精磨刀齿：刀齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前，应该用细油石在刀齿前、后面轻轻磨几下，以消除刃磨刀齿时残留的毛刺及轻微的锯齿纹。这样，不但可以降低切削热而且切削变形也比较小。

　　严格控制刀具的磨损标准：刀具磨损后，工件表面粗糙度值增加，切削温度上升，工件变形随之增加。因此，除选用耐磨性好的刀具材料外，刀具磨损标准不应该大于0.2mm，否则容易产生积屑瘤。切削时，工件的温度一般不要超过100℃，以防止变形。