控製薄壁殼體鋁合金材料變形車削工（gōng）藝
2013-5-5 來（lái）源：西安北方光電（diàn）防務有限 作者：張（zhāng）利軍
目前，鋁合金薄壁殼（ké）體零件的加工變形是（shì）機械製造業棘手的問題，本文通過殼體零件的加（jiā）工總結出一套加工方法，通過實（shí）踐證明該方法有效地解決了殼體（tǐ）薄壁零件加工變形（xíng）的問題。
1. 工藝分析
如附圖所示，該零件材料為7A04-T6，零件外形（xíng）為曲線橢圓形，此殼體零件的加工難度是如何保證零件的加工尺寸精度及形位公差。
影響薄壁（bì）殼體變形的因素很多，主要（yào）體現在以下幾（jǐ）方（fāng）麵：
（1）在主切削（xuē）力的擠壓作用下及牽引導致零件產生變形。
（2）零件剛（gāng）性差，切削過程中產生振動（dòng）和（hé）變形（xíng）。
（3）從零件結構圖中看出（chū）殼體壁薄2mm，每一次切削由於（yú）應力釋放，造成零件變形。
（4）零件定位壓緊麵小，裝夾時在徑向（xiàng）力作用下，使零件產生彈性變形。
（5）超硬鋁材料中鋁元素易與於空氣中的氫起化學（xué）作用，使零件表麵被腐（fǔ）蝕產生細（xì）針狀氣（qì）孔，使工件變形。
2. 解決方案
通過以上分析，造成薄壁殼體零件加工變形的主要因素是切削振動、切削力、加工應力及夾緊（jǐn）力，因此通過以下方法有效地減小變形。
（1）合理的選擇加工刀具控製（zhì）變形。刀鈍會使零件主切削抗力加大，零件軸向（xiàng）壓力加大，造成零件變形。刀具切削刃（rèn）太鋒利，雖說（shuō）有利於切削，但易加速刀具磨損，將零件拉向切削力（lì）的反方向（xiàng），同（tóng）樣使零件變形。經實踐粗（cū）加工時：刀具選用R形（xíng）斷屑槽，前（qián）角γo＝20°～25° ，後角（jiǎo）αo＝6°～10° ；主偏角κr＝91° ～93° ；負偏角κ'
r＝6° ～8° ；主要是減小刀具摩擦及振動。精加工時：前角（jiǎo）γo＝25°～30° ，後角ao＝10°～12° ；主偏角κr＝45°～90° ，負（fù）偏（piān）角（jiǎo）κ'
r＝10°～15° ；主要（yào）是減小徑向切削力，避免振動（dòng），並且加寬了主切削刃（rèn），從而減小了單位長度上的負荷，刀尖角大（dà），散（sàn）熱快。
刃（rèn）傾角λs＝5°～10° ，粗加工取小值，精加工取大（dà）值，用來彌補法向前角大（dà）而引起刀刃強度差的缺陷。刀具切削刃要求磨的鋒利，刀麵（miàn）表麵（miàn）粗（cū）糙度值要小，提高零件表麵加工質量。加工時將刀具通過刀（dāo）架使（shǐ）切削刃沿軸向裝夾，通過薄壁殼體的加工此（cǐ）徑向切（qiē）削力最小，工件（jiàn）不易變（biàn）形。
（2）合理的選擇切削參數（shù）控製變形。粗加工時進給量為0.5～0.3mm/r；切削深度0.5～1mm；切削（xuē）速度100m/min。主要是（shì）去除殼（ké）體零件大的餘量，加快零件的散熱性，加速切（qiē）削應力的釋放。精加（jiā）工時進給量為：0.05～0.07mm/r，切削深度0.05～0.075mm，切削速（sù）度65m/min。主要是（shì）殼（ké）體零件加工時避開了與機床的共振，避免了切削時振動引起的變形。高速度、小進給量，提高工件的表麵加工質（zhì）量，同時減小徑向切（qiē）削力，減小應（yīng）力（lì）變形。
（3）增加半精加工工序（xù）控製（zhì）變形。隨著零件加工餘量的逐漸去除，零件（jiàn）加工應力逐漸（jiàn）釋放，為了保證零件加工尺寸精度（dù）及形位公差要（yào）求，增加一道半（bàn）精加工工序，加工餘量控製在0.5～1mm左右，給精加工留餘量（liàng）0.3～0.5mm，主要（yào）是將殼體零件曲線橢圓形狀在粗加工基礎上，進行（háng）一次半精加工使（shǐ）加工應力進一步得到釋放，為後續精加工打下基礎。
（4）在（zài）精加工（gōng）前安排一道基（jī）準精加工，消除工件定位的橢圓度，保（bǎo）證定位尺寸的一致性及精度，使殼體零件與夾具定（dìng）位間隙最小，達到保證形位公差要求的目的。
（5）多次熱（rè）處理工序消除加工應力。在殼體（tǐ）零件（jiàn）粗加工前（qián）安排一次淬火工序，提高零件的強度，改善切削性能；粗加工後，進行一次熱處理時效工序，釋放粗加工應（yīng）力；半精加工後，再進行一次工序間的熱處理時（shí）效（xiào）工序，進一步消除（chú）工件加工中的（de）殘餘應力；完工後進行一（yī）次穩定尺寸的熱處理工序。通過多次的熱處理工序，將使（shǐ）殼體零件加工應力得到完全釋放，從而達到（dào）了消除加工（gōng）應力穩定零件加工尺寸的目的。
（6）采用軸向夾緊力方式控製變形（xíng）。從殼體零件（jiàn）圖看出（chū），零件基準為φ 110+0.034+0.012 mm孔（kǒng）及端麵，外圓及小端外（wài）圓φ 94－0－0.035mm和φ 94+0.035+0 mm孔及端麵對基準都有（yǒu）形位公差要求，因此該尺寸的加工必須要通過一次加工，才能保證零件的形位公差要求。
夾（jiá）具設計要考慮既要保證零件不夾變（biàn）形，又要保證零件加工的尺寸（cùn）精度及形位公差要求。夾具設（shè）計時以φ 110+0.034+0.012 孔及（jí）端麵定（dìng）位，采用雙壓板夾緊形式（shì），先壓緊台階（jiē）圓車端麵及φ 94+0.035+0 mm孔，停機，零（líng）件不動換壓板（bǎn）壓（yā）緊端麵，將（jiāng）零件外（wài）形加工到尺寸，保證零（líng）件的（de）尺寸精度及形位公差（chà）要求。
（7）為了保證殼體零件在加工過程中（zhōng）被腐蝕，工件在加工過程中，不采用水基（jī）切（qiē）削液（yè），為了減小摩擦，采用煤（méi）油或（huò）積架JAEGER 195無氯切削液，在超硬鋁材料（liào）表（biǎo）麵生成一層保護氧化膜，阻止超硬鋁（lǚ）材（cái）料與空氣中的氣體發生（shēng）化學反應被腐（fǔ）蝕。
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