控製薄壁殼體鋁合金材料變形車（chē）削工藝
2013-5-5 來源：西安北方光電防務有限 作者：張利軍
目前，鋁合金薄壁殼體零件的加（jiā）工變形是（shì）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（chū）一套加工方法，通過實（shí）踐證明該（gāi）方法有效（xiào）地解決了殼（ké）體薄壁零件加工變（biàn）形（xíng）的問題。
1. 工藝（yì）分析
如附圖（tú）所示，該零件材料為7A04-T6，零件外形為（wéi）曲線橢圓形，此殼（ké）體零件的（de）加工（gōng）難度是如何保證零（líng）件的加（jiā）工尺寸精（jīng）度及形位公（gōng）差。
影響薄（báo）壁殼體變形的因素很多，主（zhǔ）要體現在以下幾方麵（miàn）：
（1）在主切（qiē）削力的擠壓作用下及牽引導致零件產生變形。
（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（tǐ）壁薄2mm，每一次切削由（yóu）於應力（lì）釋放，造成零件（jiàn）變形。
（4）零件定位壓（yā）緊（jǐn）麵小，裝夾時在徑（jìng）向（xiàng）力作（zuò）用下，使零件（jiàn）產生彈性變形。
（5）超硬鋁材料中鋁元素易與於空（kōng）氣中的氫起化學作用，使零件（jiàn）表麵被腐蝕產生細針狀氣孔，使工件變形（xíng）。
2. 解決方案
通過（guò）以上分析，造成薄壁殼體零件加（jiā）工變形的主要因素是切削振動（dòng）、切削力、加工應力及夾緊力，因此通過以下方法有效地（dì）減小（xiǎo）變形。
（1）合理的選擇加工刀具控製變形。刀鈍會使零件主切削抗力加大，零件軸向壓力加大，造成零件變形。刀具切削刃太鋒利（lì），雖說（shuō）有利於切削，但（dàn）易（yì）加速刀具磨損，將零件拉向切削力的反方向，同樣使零件變形（xíng）。經實踐（jiàn）粗加工時：刀（dāo）具選用R形斷屑槽，前角γo＝20°～25° ，後角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（shí）：前角γo＝25°～30° ，後（hòu）角ao＝10°～12° ；主偏角κr＝45°～90° ，負偏角κ'
r＝10°～15° ；主要是（shì）減小徑向切削力，避免振動，並（bìng）且加寬（kuān）了主切削刃，從而減小（xiǎo）了單位長度上的負荷，刀尖角大，散熱快。
刃傾角λs＝5°～10° ，粗加工取小值，精加工取大（dà）值，用來彌（mí）補法向前角大而引起刀（dāo）刃強度差的（de）缺陷。刀具（jù）切削刃要求磨的鋒利，刀麵表麵粗糙度值要小，提高零件表麵加工質量。加工時將刀具通過刀架（jià）使切削刃沿（yán）軸向裝夾，通過（guò）薄壁殼體的加工此徑（jìng）向切削力最小，工件不易變形。
（2）合理的選（xuǎn）擇切削參數控製變形。粗加（jiā）工時進給量為0.5～0.3mm/r；切削深度0.5～1mm；切（qiē）削速度100m/min。主要是去除殼體零件大的餘量，加快（kuài）零（líng）件的散熱性（xìng），加速切削應力的釋放。精加工時進給量為：0.05～0.07mm/r，切削深度0.05～0.075mm，切削速（sù）度65m/min。主（zhǔ）要是殼體（tǐ）零件加工時避開了與機床的共振（zhèn），避免了切削時振動引起的變形。高（gāo）速度、小進給量，提高工件的表麵加工質量，同時減（jiǎn）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。隨著零件加（jiā）工餘量的逐漸去除，零件加工應力逐漸釋放，為了保證（zhèng）零件加工尺寸精度及形位公差要求，增加（jiā）一道半精加工工序，加（jiā）工（gōng）餘量控製在0.5～1mm左右，給精加工留餘量0.3～0.5mm，主要是將殼體零件曲線橢圓形狀在粗加工基礎上，進行一次半精（jīng）加工使加工應力進一步得到釋（shì）放，為後續精加工打下（xià）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，保證定位尺寸的一致性及精度，使殼體零件與夾（jiá）具定位間隙最小，達到保證形位公差要求的（de）目的。
（5）多次熱處理工序消（xiāo）除加工應力。在殼體零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；粗加工後，進行一次（cì）熱處理時效工序，釋放粗（cū）加工應力；半精加工後，再進行一次工序間的熱處理時（shí）效工序，進一（yī）步消除工件加工中的殘餘應（yīng）力（lì）；完工後進行一次穩定（dìng）尺寸的熱處理工序。通過多次的熱處理工序，將使殼體零件加工應力得到完全釋（shì）放，從而達到了消除加工應力穩定零（líng）件加工尺寸的目的（de）。
（6）采用軸向夾緊力方式控製變形（xíng）。從殼體零件圖看出，零（líng）件基準為φ 110+0.034+0.012 mm孔及端麵，外圓及小端外圓φ 94－0－0.035mm和φ 94+0.035+0 mm孔及端麵對基準都有形位公差要求（qiú），因此該尺寸的加工（gōng）必須要通過一次加工，才能保證零件的形位公差要求。
夾具設計要考慮既（jì）要保證零件不夾變形，又要保證零件加工的尺寸精度（dù）及形位公差要求。夾具設計時以φ 110+0.034+0.012 孔及端（duān）麵定位，采用雙壓板夾（jiá）緊形式，先壓緊（jǐn）台階圓車端麵及φ 94+0.035+0 mm孔，停機，零件不動換壓板壓（yā）緊端麵，將零件外形加工到尺（chǐ）寸，保證零件（jiàn）的尺寸精度及形位公差要求。
（7）為（wéi）了（le）保證殼體零件（jiàn）在加工過程中被腐（fǔ）蝕，工件在加工（gōng）過程中，不采用水基切削液，為了減小摩擦（cā），采用煤油或積架JAEGER 195無氯切削液，在超硬鋁材料表麵生成（chéng）一層保護氧化膜，阻止超硬鋁（lǚ）材料與空氣中的氣體（tǐ）發生化學反應被腐蝕（shí）。
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