控製薄壁殼體鋁合（hé）金材料變形車削工（gōng）藝
2013-5-5 來源：西安北方（fāng）光電防務有限 作者：張利軍
目前，鋁合金薄壁殼體零件的（de）加工變形是機械製造（zào）業棘手的問題，本文通過殼體零件的加工總結出一套加工方法（fǎ），通過實踐證（zhèng）明（míng）該方法有效地解（jiě）決了殼體（tǐ）薄壁（bì）零件加工變形的問題。
1. 工藝分析
如附圖所（suǒ）示，該零（líng）件材料為7A04-T6，零件外形為曲線橢圓形，此殼體（tǐ）零件的加工（gōng）難度是如何保證零件的加工（gōng）尺寸精度及形位公差。
影響（xiǎng）薄壁殼體變形的因素很多，主要體現在以下幾方麵：
（1）在主切削力的擠壓（yā）作用下及牽引導致（zhì）零件產生變形。
（2）零件剛性差，切削過程中產生振動和變形。
（3）從零件結構圖中看出殼體壁薄（báo）2mm，每一次切削（xuē）由於應力釋放（fàng），造成零件變形。
（4）零件定位壓緊麵（miàn）小（xiǎo），裝夾時在徑向力作用下，使零件產生彈性變形。
（5）超硬鋁材（cái）料（liào）中鋁元素易與於空氣中的氫（qīng）起化學（xué）作用，使零件表麵被腐蝕產（chǎn）生細針狀氣孔，使工件變形。
2. 解決方案
通過以上分析，造成薄壁殼（ké）體（tǐ）零件加（jiā）工變形的主要因素是切削振動、切削（xuē）力、加工應力及夾緊力，因此通過以下方法有效（xiào）地減小變形。
（1）合理的選擇加（jiā）工刀具控製變形。刀鈍會使零件主切削抗力（lì）加大，零件軸向壓力加（jiā）大，造成零件變形。刀具切削刃太鋒（fēng）利（lì），雖說有利於（yú）切削，但（dàn）易加速（sù）刀具磨損，將零（líng）件拉（lā）向切削力的（de）反方向，同樣使零件變形。經實踐（jiàn）粗加工時：刀具選用（yòng）R形斷屑槽，前角γo＝20°～25° ，後角αo＝6°～10° ；主（zhǔ）偏角（jiǎo）κr＝91° ～93° ；負偏（piān）角κ'
r＝6° ～8° ；主要是減小刀具摩擦及振動。精加工時（shí）：前角γo＝25°～30° ，後角ao＝10°～12° ；主（zhǔ）偏角κr＝45°～90° ，負偏角κ'
r＝10°～15° ；主要是減小徑向切削力，避（bì）免振動，並且（qiě）加寬了主切（qiē）削刃，從而減小了單（dān）位長度（dù）上（shàng）的負荷，刀尖角（jiǎo）大，散熱快。
刃傾角λs＝5°～10° ，粗加工取小值，精加工取大值，用來彌補法向前角大而引起（qǐ）刀刃強度差的缺陷（xiàn）。刀具切削刃要求磨的鋒利，刀麵表麵粗糙度（dù）值要小，提（tí）高零件表麵加工質量。加工時將刀具通過刀（dāo）架使（shǐ）切（qiē）削刃（rèn）沿軸向（xiàng）裝夾，通過（guò）薄壁殼體的加工此徑向切削力最小，工件不易變形。
（2）合理（lǐ）的選擇（zé）切削參數（shù）控製變形。粗（cū）加工時進（jìn）給量（liàng）為（wéi）0.5～0.3mm/r；切削深度0.5～1mm；切削速（sù）度100m/min。主要（yào）是去除殼體零件大的餘量，加快零件的散熱性，加速切削應（yīng）力的釋放。精加工時進給量為：0.05～0.07mm/r，切（qiē）削深（shēn）度0.05～0.075mm，切削速度65m/min。主要是殼體零件加工時避開（kāi）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（jìn）給量，提高工件的表麵加工質量，同時（shí）減小徑向切削力，減小應力變形。
（3）增加半精加工工序控製變形。隨（suí）著零件加工餘量的逐漸去除，零件加工應力逐漸釋放，為了保證零件加工尺寸（cùn）精度及形位公差要求，增加一道半精加（jiā）工工序（xù），加工餘量控製在0.5～1mm左右，給（gěi）精加工留餘（yú）量0.3～0.5mm，主要是將殼體零件曲線橢圓形（xíng）狀在粗加工基礎上，進行一次半（bàn）精加工使加工應力進（jìn）一（yī）步得到釋（shì）放，為後續精加工打下基礎。
（4）在精加工前安排一道基準精加工，消除工件定位（wèi）的橢圓度（dù），保證定位尺寸的一致性及精度，使（shǐ）殼（ké）體零件與夾具定位間隙最小，達到保（bǎo）證形位公差要求的目的。
（5）多次熱處理工序消除加工應力。在殼體零（líng）件粗加工前安排一次淬火工序，提高零件的強度，改善切削（xuē）性能；粗加（jiā）工後，進行一次熱處理時效工序，釋（shì）放粗加工應力；半（bàn）精加（jiā）工後，再進（jìn）行一次（cì）工序間的熱處理時效工序，進一步消除工件加工中的殘餘應力；完工後（hòu）進行（háng）一次穩定尺寸的熱處理工序。通過（guò）多次的熱處理工序，將（jiāng）使殼體零件加工應力得到完（wán）全釋放，從而達到了消除加工應力穩定零件加工尺寸的目的。
（6）采用軸向夾緊力方（fāng）式控製變形。從（cóng）殼體零件圖（tú）看出，零件基準為φ 110+0.034+0.012 mm孔及端麵，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（dōu）有形位公差要求，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（chà）要求。
夾具（jù）設計要考慮既要保證零件不夾（jiá）變形，又要保證零件加工的尺寸精度及形位公差要求。夾具設計時以φ 110+0.034+0.012 孔及（jí）端麵（miàn）定位，采用（yòng）雙壓板夾（jiá）緊形式（shì），先壓緊（jǐn）台階圓車端麵及φ 94+0.035+0 mm孔，停機，零件不動（dòng）換壓板壓緊端麵，將零件外形加工到尺寸，保（bǎo）證零件（jiàn）的尺寸精度及形位公差要求（qiú）。
（7）為了保證殼體零件在加工過程（chéng）中被腐蝕，工件（jiàn）在（zài）加工（gōng）過程中，不采用水基切削液，為了減小摩擦，采用煤（méi）油或積架JAEGER 195無氯（lǜ）切削液，在超硬鋁材料表麵生成一層保護氧化膜，阻止超硬（yìng）鋁材料與空氣中的（de）氣體發生化學反應被腐蝕。
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