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薄壁件數控銑削加工(gōng)環節問題
.薄(báo)壁件數控銑削加工環節問題
在薄壁零件數控銑削加(jiā)工中,為了獲得高質量的薄壁零件,一般采用(yòng)精細加工(gōng)。
由於薄(báo)壁零件(jiàn)本身(shēn)結構比較(jiào)脆弱,為了獲得高精度、高質量的零件,需要對其內部結構進行分析,設定切削力或選擇刀具(jù)等工藝,保證操作過程不會對零件本身造成(chéng)任何影響。
這一過程可能造成比較(jiào)高的誤(wù)差率或者破損率,例如切削力參數設計不準確導致實(shí)際生產加工薄(báo)壁件的(de)過程中存在與規(guī)定參數(shù)的差異點,使(shǐ)切削(xuē)速度超過了(le)薄壁件外表麵層的承載能力,造成薄壁件的變形(xíng)。
同時,生(shēng)產中的銑刀也可能因長時間的加工而出現過熱(rè)問題,薄壁件本身外表(biǎo)麵(miàn)的熱(rè)承(chéng)載效率比較低,其熱應力作用的極限值高於刀片或薄壁件的承載極限值,就很容易產生熱變形。
在後期的加工調整過程中,應深入分析數控銑削加工中存(cún)在的(de)問題,結合操作工藝,改進薄壁件的生產加工程序。
2、薄壁件數控銑削加工出現問題的原因
由(yóu)於薄壁零(líng)件(jiàn)內部結構的複雜性,在加工時很容易出現各種問題。數控銑削加工中(zhōng),薄壁零件可(kě)能產生(shēng)的問題比較多,主(zhǔ)要原因是(shì)加工工(gōng)藝(yì)和零件(jiàn)本身的承載性(xìng)能存在差異,導致零件在生產過程(chéng)中(zhōng)出現(xiàn)斷(duàn)裂或者微變形。
從零件生產情況來看,技術工藝應用過程中可能出現以下問題:
(1) 切削熱問題。 刀具高(gāo)速旋轉或切削等都會產生熱值,會對薄壁零件內部(bù)的材料或結構產生影響(xiǎng),進(jìn)而(ér)產生變形(xíng)問題。薄壁零件的材料結構和形狀特殊,使薄壁零件因為加工熱的影響(xiǎng)而產生(shēng)相應的變形。
(2) 應力負(fù)荷(hé)問題。 刀具長期的磨損會造成(chéng)薄壁零件表麵的損(sǔn)傷。銑(xǐ)削刀具是連續消耗(hào)產品,長(zhǎng)時間的運轉方式,內部結構可能被破壞,一(yī)旦刀具表麵出現缺口,對(duì)零件的影響是致命的(de)。
(3) 操作(zuò)問題。 薄壁零件裝夾(jiá)過程中,操作不規範會導致零件變形(xíng)。薄壁零件(jiàn)內部材料較薄,脆性較大,如果夾具裝夾過程不遵循零件本身的(de)物理特性,就會產生變形問題。
(4) 刀具降低方法不當問題。 下刀方法或參數設置不當都會導致(zhì)製件變形,如果下刀方式有誤,還會(huì)毀壞薄壁製件。
例如在生產過程中(zhōng),如果下切刀的位置在(zài)製(zhì)件的末端,則很容易(yì)因切刀速度快慢或者逆序切割方法之間存在誤差而導致製件質量不(bú)合格(gé)。
薄壁件數控銑削加工工藝的應用
1.基於零件力學特性的工藝
零件(jiàn)加工的影響因素有機械剛度(dù)係數、幾何精度係數、刀具振動係數、刀具磨損係數、工件熱變形係數等。
在(zài)對薄壁零件進行(háng)數控銑削加工時,主要考慮的是刀具(jù)對零件加工可能引起的熱影響。
同時,刀具在切削過程中,其所呈現的力學性能也可能造成零(líng)件回彈現象,引發刀具(jù)的讓(ràng)刀問題,降低零(líng)件加工的精度。
一般來說,航空鋁合金材料(liào)對應的彈(dàn)性模量為70~73MPa,該值(zhí)比(bǐ)鋼材的(de)彈性模量小,屈(qū)服強度也比較(jiào)大,在加工時容易產生回彈,特別是大型薄(báo)壁件。
實(shí)際加工過程中可能產生的(de)切削回彈參數比較大,應針對不同類(lèi)型的薄壁零件調整加工參數,合理設置數控銑削加工(gōng)參數,在設置工藝流(liú)程的基礎上,盡量(liàng)減少加(jiā)工過程中產生的變形問題。
同時,加(jiā)工過(guò)程中應根據加工變形的(de)控製,實現不同切削力參數或(huò)裝夾(jiá)工藝、加(jiā)工輔助設備的調整。裝夾期間,應(yīng)按照切削用(yòng)量來定義參數,當切削用量較大時,要引入粗加工的工藝思路,逐級切削切除量,減少加工量,為(wéi)後麵的精加工工序預留相應(yīng)的加工餘量。
在粗加工完成後,薄壁零件需要進行(háng)熱處理工藝,充分排除零件內部的殘餘應力,為後期精(jīng)加工(gōng)工序的實施提(tí)供基本保障(zhàng)。
2. 基於(yú)生產工裝和加工順序的工藝(yì)流程(chéng)
薄壁零件數控切削加工時,刀具的選擇(zé)、刀具生產過程中(zhōng)的彈性和塑性變化、以及零件材料等都有很大相(xiàng)關性。
如果想要降低刀具與材料本(běn)身摩擦產生的熱量,就需要根據工件不同部位的加工或者受力情況,分析生產過程中可能存在(zài)的熱變(biàn)形問題,再結合實際生產指標,盡可能的把當前工序(xù)可能(néng)存(cún)在的殘餘應力控製在合(hé)理的範圍內(nèi)。
例如,在加(jiā)工鋁合(hé)金(jīn)薄壁零件時,一般需要將殘餘應力厚度(dù)值限製在0.1mm以(yǐ)內(nèi),如果這樣的厚(hòu)度值超過了其極限值,其零件殘餘應力將無法全部排除,在後期外力作(zuò)用下(xià)很容易產生變(biàn)形問題。
同時,零(líng)件加工時,根據精加工工藝(yì)的要求,需要對零件厚度進行逐(zhú)級減(jiǎn)少,當零件厚度減少量超過2mm時,需要分析零件加工切削過程(chéng)中殘餘應力的影響。
另外,數控銑刀在走刀過程中,零件本身的殘餘應(yīng)力也可(kě)能影響走刀精度,或在切削過程中產生多熱現象(xiàng),使(shǐ)數控銑削加工(gōng)在執行過程中存在較多的差異性(xìng)問題(tí),甚至可能使(shǐ)加工精度降低。
在實際加工過程中,應分析數控(kòng)銑削加工過程中可能存在的差異,針對不同的切削量(liàng)或刀具、零件應力狀態選擇相應的加工(gōng)模式,如小切削(xuē)加工模式、分層加工(gōng)模式等,並配合刀具的行(háng)走(zǒu)過程,保證數控銑削過程中應力產(chǎn)生與消除(chú)的穩定性。
例如在大麵積腹板的加工過程中,可以采用循環走刀的方式對腹板進行逐級循環加工,然後結合(hé)工件在加工過程中的受力變化,分析其是否符合加工(gōng)過程的平穩(wěn)性及(jí)可靠性(xìng),進而(ér)提升工件的使(shǐ)用效果。
在此過(guò)程中,應盡可能避免刀具在加工(gōng)過程中出現急停或急轉彎,盡可能保證轉角(jiǎo)區域的圓(yuán)弧過渡,如(rú)通過控製進給速度、切入和切出(chū)的鉸接(jiē)操作等(děng),增強切削的平穩性。
在按照規範的工藝進行操作時,應(yīng)結(jié)合加工中可能出現的變形問題,確定工件的質量(liàng)及其效率是否可以在既定的數控銑(xǐ)削加工工藝流程下,在維(wéi)護(hù)的理論基礎之上,逐步通過(guò)工藝流程確定生產機理,增(zēng)加設計與實際生產(chǎn)之間的精度,避免生產中零部件發生變形問題。
3. 基於銑削參(cān)數的工藝流程
在數控銑削加工過程中,需要對(duì)薄(báo)壁零件的切(qiē)削參數進行分(fèn)析,切削參(cān)數會影響薄(báo)壁零件的精度,因此在數控(kòng)銑削加工過程中,應慎重選擇切削參數。
數(shù)控銑削加工過程中,刀具產生的切削力作用及刀具作用於薄壁零件表(biǎo)麵產生的切削熱相對較(jiào)高,要(yào)進一步提(tí)高切削精度,需要對刀具加工材料、零(líng)件材料、數控係統進行調整,有效防止(zhǐ)外(wài)界約束引起的加工誤差問題。
數(shù)控銑削加工用量應根據現有的加工指標指標進(jìn)行設定,並分析(xī)現行加工設(shè)計與實際加工結果之間的關係,判斷其是否與預先預測的基準相一致,結合生產(chǎn)率、成本等可控性因素進行同步驅動控製,在數控加工過程的編程程序與生產(chǎn)條件之間找到平衡點,進一步明確刀具選擇、加工路徑、切削(xuē)速度及進給參(cān)數等,提高生(shēng)產效率,降低刀具運轉時的磨損率。
除了切削參數的選擇外,需要(yào)考慮的一個重要影響因素是工件裝夾方案,因為它很容易導致薄壁零件在加工過(guò)程中發生變(biàn)形。
刀具在裝夾過程中,工作人員應結合薄壁零件的生產結構,分析銑刀加(jiā)工過(guò)程中的受力變化點及熱變形因(yīn)素(sù),結合零件本身的薄弱部位,明確工件的定位形式和(hé)裝夾形(xíng)式,盡(jìn)量減少(shǎo)工件生產過程中因外界(jiè)應力變(biàn)化而產(chǎn)生的變形,從(cóng)而提高薄壁零件的加工(gōng)精度。
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