轻松解决复杂铝合金零件加工难题的办法都在这里-长鸿精密
发布日期: 2019-07-02 点击次数: 366
铝合金零件具有良好的力学性能，材质比重较小，且拥有良好的抗腐蚀性能及优良的工艺性，常用于万向结构件及框架类部件，既能满足机械强度及精度要求，又能有效减轻设备重量，因此在复杂部件中得到广泛应用。
但复杂铝合金结构件形状复杂，精密配合要素多，尺寸精度要求较高，长鸿精密小编在此介绍一下复杂铝合金结构件所面临的难题及解决途径，希望对行业朋友有所裨益。
一、复杂铝合金零件所面临的加工难题
复杂铝合金结构件在加工过程中首先要解决材料去除余量较大所导致的零件变形问题，因为毛坯为棒材、管材或厚板材，为了使尺寸接近零件本身，需要通过机械加工后去除绝大部分余量。由于材料去除量大，原有的纤维组织状态被完全破坏，加工应力大，加工后残余应力重新平衡，引起零件变形，加大了加工难度。
复杂铝合金结构件在加工过程中要克服的另一个难题就是应力变形问题。残余应力有两种，一种是初始残余应力，另一种是加工残余应力。初始残余应力即铝合金毛坯中存在的相对平衡的内应力，当多余部分材料被去除后，原有的应力平衡遭到破坏，应力发生再平衡，从而会导致零件变形。加工残余应力是在切削力、切削热或者两者相互作用下，刀具与工件相互作用的区域产生塑性变形，该变形在受到其他因素的影响下而产生残余应力。
工艺条件不足是复杂铝合金零件加工过程中必须解决的另一难题。对复杂铝合金零件进行加工，需用四轴以上机床，且机床必须有较高的几何精度、良好的稳定性。
复杂铝合金零件加工过程中需要解决基体强度不足的问题。复杂铝合金零件的某些部位因刚度不足，加工过程中在切削力的作用下产生弹性变形，形成让刀，卸荷后回弹，造成尺寸超差。由于让刀使得切削过程不稳定，往往伴随着振刀，从而导致在已加工表面留下较大振纹，严重影响零件表面质量。
二、复杂铝合金零件加工难题的破解方法
为了确保加工质量，在复杂铝合金零件加工过程中必须克服加工变形问题。因此，在工艺路线设计时，应把握“先变形、后加工”的总原则，以此为依据进行工序划分、工序尺寸设计、刀具及参数选择、夹具及夹紧方式选择、辅助装夹等。
大部分加工余量应在粗加工阶段去除。引起零件整体或重要局部变形的槽、孔、台等部位应进行预先加工。特别是侧壁开口槽、圆周上的贯穿平面、不对称的槽孔结构等，这些部位加工后将打破原有应力平衡，引起零件较大变形，因此在粗加工阶段就应加工出大体轮廓，对于精度要求不高的减重等功能孔、槽，可直接加工到最终尺寸。
加工刀具的选择。粗加工阶段，以高效率、低成本为目标，对刀具要求较低。但因切削余量大，产生大量切削热，加大了残余应力，因此要求刀具应保持锋利，加工时保持充分冷却。精加工阶段，选择刀具应有足够刚度并有良好耐磨性，以保证尺寸及形位公差精度，刀具应保持锋利，切削刃光洁度良好，以减小切削力，降低切削热，并使切削过程平稳，减小系统颤振。尽量选用硬质合金铣刀及涂层刀，有条件时，可选用聚晶金刚石刀具。
工装应设计合理，定位可靠，夹、压力既能满足装夹需求，又能最大限度减小对零件变形的影响。
必须制定合理的工艺路线。因结构复杂，精度高，复杂铝合金结构件必须分粗加工、半精加工、精加工，并在中间穿插热处理工序，以减小残余应力的影响。工序间余量分配，应根据各个零件结构特点，合理分配，在能保证变形后余量足够的前提下，尽量减小精加工余量。对公差较大的尺寸要素，应在半精加工时得到保证，以减少精加工去除余量，减少变形几率。
复杂铝合金零件的粗加工以去除余量为目的，可采用虎钳或三爪装夹，夹紧力应保证装夹可靠。精加工时，为保证满足尺寸及形位公差精度，定位基准面一定要有良好的平面度，使定位面与工作平台有良好的贴合。因此，精加工前，一般专门安排工序，对定位面进行精修加工，以消除半精加工及去应力后引起的定位面变形，开放式平面一般选择钳工研磨，封闭式平面选择高精度机床精铣。精修定位面时，一般采用虎钳装夹，且要求夹紧力要小，零件在自然状态下夹紧，不得敲平。
复杂铝合金零件的精加工阶段，一般需要进行多面加工，因而采用工装定位压紧的装夹方式。为了防止过于压紧而引起的变形，要求压板压紧力要垂直于受力面，尽量避免产生侧向分力。选择压紧位置时，工件在受力位置应是实心，且与定位工装紧密接触，不得有较大的窗口、悬空等，以减小压紧力因素的影响。
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铝合金复杂件在加工时，因某些区域刚性不足，易导致让刀并伴有振纹，严重影响零件尺寸及表面质量。为了减少乃至消除让刀现象，除了对切削参数进行优化外，还可采用增加辅助支撑的办法，可大大减少让刀及振刀现象，保证了零件尺寸精度和表面质量。
局部变形导致的尺寸变动，可以通过数控程序进行调整，通过对检测数据的分析，在程序中增加了进、退刀补偿程序。通过抬刀补偿，部分弥补了变形引起的厚度尺寸变化，从而满足批产稳定性要求。
铝合金复杂零件由于其结构复杂，精度要求高，针对复杂件的加工难点，应遵循“先变形，后加工”的原则。在这一原则下制定出合理地加工工艺路线，配备适合的工艺装备，并通过选择合适的工艺参数、定位夹紧方式、正确处理精加工定位面、增加辅助支撑、引入数控程序补偿等措施，从而有效解决高精度复杂铝合金的加工难题。
深圳长鸿精密是一家长期从事铝合金零件CNC加工的企业，技术力量雄厚，加工设备先进，同时拥有一支既有丰富理论知识又有实践经验的精英技术团队，精通铝合金零件的结构设计和产品开发，在铝合金零件，特别是高精度复杂铝合金零件加工方面积累了丰富的经验，多年来先后为诸多企业客户提供了优质的铝合金零件的设计及加工服务。
但复杂铝合金结构件形状复杂，精密配合要素多，尺寸精度要求较高，长鸿精密小编在此介绍一下复杂铝合金结构件所面临的难题及解决途径，希望对行业朋友有所裨益。
一、复杂铝合金零件所面临的加工难题
复杂铝合金结构件在加工过程中首先要解决材料去除余量较大所导致的零件变形问题，因为毛坯为棒材、管材或厚板材，为了使尺寸接近零件本身，需要通过机械加工后去除绝大部分余量。由于材料去除量大，原有的纤维组织状态被完全破坏，加工应力大，加工后残余应力重新平衡，引起零件变形，加大了加工难度。
复杂铝合金结构件在加工过程中要克服的另一个难题就是应力变形问题。残余应力有两种，一种是初始残余应力，另一种是加工残余应力。初始残余应力即铝合金毛坯中存在的相对平衡的内应力，当多余部分材料被去除后，原有的应力平衡遭到破坏，应力发生再平衡，从而会导致零件变形。加工残余应力是在切削力、切削热或者两者相互作用下，刀具与工件相互作用的区域产生塑性变形，该变形在受到其他因素的影响下而产生残余应力。
工艺条件不足是复杂铝合金零件加工过程中必须解决的另一难题。对复杂铝合金零件进行加工，需用四轴以上机床，且机床必须有较高的几何精度、良好的稳定性。
复杂铝合金零件加工过程中需要解决基体强度不足的问题。复杂铝合金零件的某些部位因刚度不足，加工过程中在切削力的作用下产生弹性变形，形成让刀，卸荷后回弹，造成尺寸超差。由于让刀使得切削过程不稳定，往往伴随着振刀，从而导致在已加工表面留下较大振纹，严重影响零件表面质量。
二、复杂铝合金零件加工难题的破解方法
为了确保加工质量，在复杂铝合金零件加工过程中必须克服加工变形问题。因此，在工艺路线设计时，应把握“先变形、后加工”的总原则，以此为依据进行工序划分、工序尺寸设计、刀具及参数选择、夹具及夹紧方式选择、辅助装夹等。
大部分加工余量应在粗加工阶段去除。引起零件整体或重要局部变形的槽、孔、台等部位应进行预先加工。特别是侧壁开口槽、圆周上的贯穿平面、不对称的槽孔结构等，这些部位加工后将打破原有应力平衡，引起零件较大变形，因此在粗加工阶段就应加工出大体轮廓，对于精度要求不高的减重等功能孔、槽，可直接加工到最终尺寸。
加工刀具的选择。粗加工阶段，以高效率、低成本为目标，对刀具要求较低。但因切削余量大，产生大量切削热，加大了残余应力，因此要求刀具应保持锋利，加工时保持充分冷却。精加工阶段，选择刀具应有足够刚度并有良好耐磨性，以保证尺寸及形位公差精度，刀具应保持锋利，切削刃光洁度良好，以减小切削力，降低切削热，并使切削过程平稳，减小系统颤振。尽量选用硬质合金铣刀及涂层刀，有条件时，可选用聚晶金刚石刀具。
工装应设计合理，定位可靠，夹、压力既能满足装夹需求，又能最大限度减小对零件变形的影响。
必须制定合理的工艺路线。因结构复杂，精度高，复杂铝合金结构件必须分粗加工、半精加工、精加工，并在中间穿插热处理工序，以减小残余应力的影响。工序间余量分配，应根据各个零件结构特点，合理分配，在能保证变形后余量足够的前提下，尽量减小精加工余量。对公差较大的尺寸要素，应在半精加工时得到保证，以减少精加工去除余量，减少变形几率。
复杂铝合金零件的粗加工以去除余量为目的，可采用虎钳或三爪装夹，夹紧力应保证装夹可靠。精加工时，为保证满足尺寸及形位公差精度，定位基准面一定要有良好的平面度，使定位面与工作平台有良好的贴合。因此，精加工前，一般专门安排工序，对定位面进行精修加工，以消除半精加工及去应力后引起的定位面变形，开放式平面一般选择钳工研磨，封闭式平面选择高精度机床精铣。精修定位面时，一般采用虎钳装夹，且要求夹紧力要小，零件在自然状态下夹紧，不得敲平。
复杂铝合金零件的精加工阶段，一般需要进行多面加工，因而采用工装定位压紧的装夹方式。为了防止过于压紧而引起的变形，要求压板压紧力要垂直于受力面，尽量避免产生侧向分力。选择压紧位置时，工件在受力位置应是实心，且与定位工装紧密接触，不得有较大的窗口、悬空等，以减小压紧力因素的影响。
铝合金复杂件在加工时，因某些区域刚性不足，易导致让刀并伴有振纹，严重影响零件尺寸及表面质量。为了减少乃至消除让刀现象，除了对切削参数进行优化外，还可采用增加辅助支撑的办法，可大大减少让刀及振刀现象，保证了零件尺寸精度和表面质量。
局部变形导致的尺寸变动，可以通过数控程序进行调整，通过对检测数据的分析，在程序中增加了进、退刀补偿程序。通过抬刀补偿，部分弥补了变形引起的厚度尺寸变化，从而满足批产稳定性要求。
铝合金复杂零件由于其结构复杂，精度要求高，针对复杂件的加工难点，应遵循“先变形，后加工”的原则。在这一原则下制定出合理地加工工艺路线，配备适合的工艺装备，并通过选择合适的工艺参数、定位夹紧方式、正确处理精加工定位面、增加辅助支撑、引入数控程序补偿等措施，从而有效解决高精度复杂铝合金的加工难题。
深圳长鸿精密是一家长期从事铝合金零件CNC加工的企业，技术力量雄厚，加工设备先进，同时拥有一支既有丰富理论知识又有实践经验的精英技术团队，精通铝合金零件的结构设计和产品开发，在铝合金零件，特别是高精度复杂铝合金零件加工方面积累了丰富的经验，多年来先后为诸多企业客户提供了优质的铝合金零件的设计及加工服务。