復(fù)雜型腔鋁合金零件在數(shù)控機(jī)床中的加工

任德寶

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

隨著時(shí)代的快速發(fā)展，我國(guó)各個(gè)行業(yè)都開(kāi)始進(jìn)行了改革和優(yōu)化，近年來(lái)鋁合金材料在機(jī)械制造行業(yè)中取得了不可替代的地位，同時(shí)也被廣泛的應(yīng)用，在復(fù)雜型腔的鋁合金材料加工中，數(shù)控機(jī)床的切削速度、冷卻液的使用都會(huì)對(duì)零件精度造成影響，對(duì)此相關(guān)工作人員要提升觀念，分析加工的步驟，找出出現(xiàn)的原因，改進(jìn)現(xiàn)有方式，為之后行業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介及特點(diǎn)

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中想要提升復(fù)雜型腔鋁合金零件的加工時(shí)效性和質(zhì)量，必須根據(jù)零件的使用情況和生產(chǎn)的類型等有針對(duì)性的提升加工方式，合理使用數(shù)控機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工。在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)復(fù)雜型腔鋁合金零件的過(guò)程中，根據(jù)其自身的加工軸位置可以將其分為以下幾個(gè)類型：立式數(shù)控機(jī)床、臥式數(shù)控機(jī)床及轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床，同時(shí)在此過(guò)程中相關(guān)人員也要根據(jù)鋁合金零件的生產(chǎn)需求、零件加工后的應(yīng)用方向、需要的生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量精度有針對(duì)性的進(jìn)行選擇，減少生產(chǎn)過(guò)程中拆卸、換刀等浪費(fèi)時(shí)間的步驟，提升復(fù)雜型腔鋁合金零件的加工時(shí)效性，為提升數(shù)控機(jī)床使用效率奠定基礎(chǔ)，對(duì)此具體內(nèi)容如下[1]。

1.1 立式數(shù)控機(jī)床

在復(fù)雜型腔鋁合金零件的生產(chǎn)過(guò)程中，立式數(shù)控機(jī)床能有效的針對(duì)零件側(cè)面及外形的特點(diǎn)不同，有針對(duì)性的進(jìn)行加工。此外，立式數(shù)控機(jī)床的主軸是垂直于工作臺(tái)，其能通過(guò)自身的旋轉(zhuǎn)軸，切實(shí)的實(shí)現(xiàn)五軸、四軸的共同加工，同時(shí)還能有效的完成鉆削、螺紋等更復(fù)雜的加工程序。立式數(shù)控機(jī)床也能有效的定位和裝夾復(fù)雜性腔鋁合金零件的生產(chǎn)過(guò)程，非常適合板盤(pán)類型的復(fù)雜零件加工，但在使用此類方式進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)因其自身的立柱高度有限，所以針對(duì)箱體類型的加工相比較弱。

1.2 臥式數(shù)控機(jī)床

在生產(chǎn)中應(yīng)用臥式數(shù)控機(jī)床能有效地實(shí)現(xiàn)多個(gè)類型零件腔面加工和多軸聯(lián)動(dòng)，此類方式也較多地應(yīng)用在特殊箱體零件和復(fù)雜型腔鋁合金零件的生產(chǎn)中。臥式數(shù)控機(jī)床多帶有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，一般都是三個(gè)坐標(biāo)帶動(dòng)一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，此類技術(shù)也能讓其在加工中完成多種面腔的施工作業(yè)，也能開(kāi)展多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)作業(yè)，但這里需要注意其不能和零件底面及頂面一同作業(yè)。在進(jìn)行復(fù)雜型腔鋁合金零件加工時(shí)應(yīng)用臥式數(shù)控機(jī)床，還能在加工過(guò)程中進(jìn)行零件的裝卸，提升工作的效率。

1.3 轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床

在使用數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件過(guò)程中，應(yīng)用轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床加工方式能有效地實(shí)現(xiàn)多面同時(shí)加工，相比其他兩種數(shù)控機(jī)床，轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床具有獨(dú)特的加工優(yōu)勢(shì)。此外，在實(shí)際生產(chǎn)加工中轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床也能有效的降低生產(chǎn)的裝卡性，提升加工質(zhì)量和時(shí)效，但因其設(shè)備購(gòu)買價(jià)格較高，也成為了大多生產(chǎn)企業(yè)在購(gòu)買時(shí)不考慮的設(shè)備之一[2]。

2 鋁合金零件在數(shù)控機(jī)床加工中的工藝及方式分析

2.1 鋁合金材料工藝及加工方式

在數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件過(guò)程中，對(duì)于鋁合金材料的選擇是較為重要的。具體來(lái)說(shuō)鋁合金材料的主要組成元素是A1，此類材料的沸點(diǎn)大約在2060℃左右，熔點(diǎn)在600℃左右，相比其它金屬合金，鋁合金材料的密度較小，導(dǎo)熱能力較強(qiáng)[3]。在實(shí)際數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，使用鋁合金材料時(shí)設(shè)備的切削力度較低，相比其它材料加工時(shí)切削力較大的情況，其能在一定程度上降低積削瘤的出現(xiàn)，提升零件加工質(zhì)量。同時(shí)，使用鋁合金材料制作出的零件其導(dǎo)熱性較強(qiáng)，這就要求相關(guān)人員要在數(shù)控機(jī)床切削過(guò)程中選取適當(dāng)?shù)睦鋮s方式和刀具材料來(lái)降低溫度，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

由于鋁合金合金材料制作出的零件硬度相比其它材質(zhì)零件較小，變形幾率較大，所以怎樣解決變形問(wèn)題是較為重要的，相關(guān)人員要積極分析加工步驟，緩解零件的夾緊力，減小加工振動(dòng)對(duì)零件變形的影響，讓其在加工中始終保持松弛的狀態(tài)，有效的節(jié)約能耗、縮短產(chǎn)品周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品精度，也可以使用人工冷校對(duì)方式對(duì)加工的零件成品進(jìn)行矯正，通過(guò)外力來(lái)降低零件的內(nèi)部壓力，從而有效的消除變形的情況。

2.2 數(shù)控機(jī)床的工藝及加工方式

在復(fù)雜新腔鋁合金零件加工過(guò)程中，想要有效地提升零件的加工質(zhì)量和精度，必須首先重視數(shù)控機(jī)床的選擇，數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要有數(shù)控銑床、數(shù)控車床、加工中心等，在實(shí)際生產(chǎn)加工時(shí)相關(guān)人員要根據(jù)鋁合金零件的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用方向合理地選擇數(shù)控機(jī)床的類型，特別是對(duì)于復(fù)雜型腔零件的生產(chǎn)，相關(guān)工作人員要仔細(xì)分析數(shù)控機(jī)床的加工軸數(shù)量、生產(chǎn)零件的尺寸等有針對(duì)性地在臥式、立式及轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床中進(jìn)行選擇。

此外在開(kāi)展復(fù)雜型腔鋁合金零件加工時(shí)，要根據(jù)零件的特點(diǎn)，優(yōu)化加工和裝夾工藝，設(shè)計(jì)適用于多類型的腔面零件的加工方式，降低換刀的次數(shù)及裝夾次數(shù)，以此提升產(chǎn)品的質(zhì)量，充分地發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)。如使用臥式數(shù)控機(jī)床時(shí)，其主軸相比其它數(shù)控機(jī)床較為平衡，可以有效地實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)加工，適合生產(chǎn)箱體累的零件；而對(duì)于立式數(shù)控機(jī)床，其主軸是垂直的，可以有效地解決零件內(nèi)外腔的加工，同時(shí)其能通過(guò)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)五軸共同運(yùn)轉(zhuǎn)；立式數(shù)控機(jī)床可以在裝夾工作中實(shí)現(xiàn)鋁合金零件的五面加工，更加適合復(fù)雜零件的生產(chǎn)。

2.3 復(fù)雜型腔加工方式及工藝

使用數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金材料時(shí)，要根據(jù)鋁合金零件的使用情況合理選擇不同的加工方式，控制復(fù)雜型腔零件的壁厚，將其控制在20mm左右。其次在面對(duì)裝夾工作時(shí)要使用壓板壓邊的方式，給零件留出一些余量，在此過(guò)程中相關(guān)人員可以在零件的底部加裝墊子，降低加工振動(dòng)對(duì)零件質(zhì)量造成影響[4]。在開(kāi)展裝夾工作時(shí)要一次性的加工出零件的四個(gè)面，以便提升零件的精度。

針對(duì)只需要加工內(nèi)腔的零件，其大多只有幾個(gè)面，相關(guān)工作人員可以選擇帶有削刀的設(shè)備，減少工序流程，降低工作時(shí)間，同時(shí)還可以使用螺旋進(jìn)刀的方式提升鋁合金零件的生產(chǎn)時(shí)效性。對(duì)內(nèi)外腔都需要加工的零件，相關(guān)工作人員要注意，在開(kāi)展裝夾工作時(shí)要將零件自身的內(nèi)外輪廓一同進(jìn)行加工，以便確保零件內(nèi)外輪廓的精度，提升生產(chǎn)加工的質(zhì)量，為零件的后續(xù)使用奠定基礎(chǔ)。

3 提升數(shù)控機(jī)床復(fù)雜型腔鋁合金零件加工的方式

3.1 對(duì)不需要開(kāi)粗曲面的加工

在數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件過(guò)程中，針對(duì)不需要開(kāi)粗曲面的零件，我們可以直接從其外部進(jìn)入，降低平底刀層切粗的工作步驟，同時(shí)也可以在需要加工的鋁合金零件的側(cè)面使用刀刃走刀，以此就能輕易地開(kāi)展切入，但在此過(guò)程中相關(guān)人員需要注意，在開(kāi)展切入過(guò)程中必須要留出0.1mm到0.2mm的間距，進(jìn)入的效率要保證在每秒五千轉(zhuǎn)左右，且為了避免切削過(guò)大的情況出現(xiàn)，其可以根據(jù)編程軟件對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行調(diào)整，確保切入的力度。

3.2 對(duì)于鋁合金零件內(nèi)外腔的加工

在數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件時(shí)，針對(duì)裝夾技術(shù)要求要使用壓邊的方式預(yù)留出零件加工后的長(zhǎng)度，降低加工過(guò)程中出現(xiàn)的震動(dòng)，在此過(guò)程中需要注意，盡量一次性地完成鋁合金零件內(nèi)外腔的加工，確保零件的尺寸和位置及精密度符合客戶需求。也可以使用新型材料的刀具，優(yōu)化加工工藝，節(jié)省加工時(shí)間，提升加工的質(zhì)量和時(shí)效性。最后對(duì)內(nèi)外腔都需要加工的鋁合金零件，在進(jìn)行裝夾步驟時(shí)相關(guān)人員要注意一次性加工出零件的內(nèi)外輪廓，以此確保零件的位置和尺寸精準(zhǔn)度。

3.3 偏置刀軌實(shí)現(xiàn)多零件加工

在數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件過(guò)程中，使用偏置刀軌加工方式能有效的提升鋁合金零件的加工質(zhì)量及時(shí)效性。此類加工有兩種方式，具體內(nèi)容如下：首先就是直接在數(shù)控機(jī)床上設(shè)置編程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)偏置刀軌加工方式[5]。其次就是設(shè)定一個(gè)單獨(dú)的編程數(shù)據(jù)，隨后輸入數(shù)控機(jī)床自帶的軟件中，來(lái)實(shí)現(xiàn)多種偏置刀軌加工方式?？傮w來(lái)說(shuō)不論使用哪個(gè)步驟，相關(guān)人員都需要確保零件加工過(guò)程出現(xiàn)的偏置距離和編程軟件上展現(xiàn)的是一致的。

4 實(shí)際加工中對(duì)于裝卡設(shè)計(jì)運(yùn)用及切削參數(shù)的選擇

4.1 裝夾設(shè)計(jì)與使用

在復(fù)雜型腔鋁合金零件加工過(guò)程中，相關(guān)人員必須針對(duì)零件的使用方向、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等有針對(duì)性的設(shè)計(jì)裝卡工序，同時(shí)根據(jù)鋁合金零件的使用方向、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等合理地選擇數(shù)控機(jī)床的類型，且在此過(guò)程中相關(guān)人員也要考慮每個(gè)零件適用性及裝卡過(guò)程中變形、過(guò)量等問(wèn)題，找出可能出現(xiàn)的原因，并制定有效地解決方式，提升零件加工的精密度和時(shí)效性。

4.2 實(shí)際加工中對(duì)零件切削時(shí)參數(shù)選擇

在加工復(fù)雜型腔鋁合金零件時(shí)，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和零件的使用情況、標(biāo)準(zhǔn)及機(jī)床自身切削刀具的規(guī)格等，合理選擇數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削用量等參數(shù)，在實(shí)際加工中還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，數(shù)控機(jī)床的速度極限及鋁合金零件加工的精度和尺寸范圍等合理選擇數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削用量等參數(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，想要利用先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床有效地提升復(fù)雜型腔鋁合金零件的加工精度和質(zhì)量，必須做好零件加工前的優(yōu)化和準(zhǔn)備工作，根據(jù)零件加工后的應(yīng)用情況，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)和優(yōu)化型腔，選擇適合的數(shù)控機(jī)床，提高加工精度和質(zhì)量。轉(zhuǎn)變觀念，充分考慮零件加工中可能遇到的技術(shù)和實(shí)際問(wèn)題，制定應(yīng)對(duì)方案，提升復(fù)雜型腔鋁合金零件的加工質(zhì)量。