变形的零件既浪费材料又浪费时间。在加工过程中防止变形是至关重要的,但许多材料,如低硬度和高热膨胀系数的铝,比其他材料更容易变形。
简单的改变加工设备和操作方法可以帮助机械师防止变形铝、铝合金,以及类似的材料。
1.选择模具,以尽量减少热量和最大限度地提高芯片疏散
加工铝所使用的刀具对切削力和热有很大的影响,会引起铝的变形。
通常,在使用铝时最好避免使用通用工具。这些工具可以工作,但它们的特性通常使它们不适合加工铝。
在加工铝时,材料、槽数和刀具的螺旋角度都将显著影响刀具性能。
材料
涂层硬质合金立铣刀对于加工铝是必不可少的。虽然碳化物比其他材料更脆,但它的硬度意味着它保持锋利的时间更长。铝的柔软性也意味着碳化物的脆性在加工时可能不会成为问题。
铝的柔软性也使涂层变得重要。铝屑很容易堵塞你的端铣刀的凹槽,尤其是当你的切口特别深的时候。涂层保持芯片移动,帮助您避免一些铝芯片可能具有的“粘性”。
槽数
大多数有经验的金属工人会推荐带有两个或三个凹槽的立铣刀。三个凹槽将提供工具强度和切屑间隙的平衡。两个凹槽端铣刀将略弱,但提供略多的间隙。任何超过三个凹槽的东西都可以提供你不需要的额外强度,同时也限制了芯片的排出。
在大多数情况下,两个笛子和三个笛子之间的选择取决于个人喜好和手头的工具。只要你不使用带有四个或更多凹槽的立铣刀,立铣刀应该工作良好。
螺旋升角
螺旋角的选择将有助于减少颤振,同时提高材料去除速度。通常,机械师会推荐35度,40度或45度的角度加工铝。35度和40度角度的工具可以很好地进行粗加工。具有45度螺旋角的工具将更好地用于精加工。
较低的角度有助于保持工具和铝的温度。更宽的角度使更快的加工也将有助于热调节的端铣和被铣的部分。虽然角度会导致粗糙的表面光洁度,但你可能会用另一种工具返回进行光洁度处理——这意味着这不应该是一个主要问题。
45度螺旋角更适合精加工,因为它能产生更平滑的切割。虽然这个角度的工具会产生更多的热量,但当你需要完成一个零件时,它应该不是一个问题。
如果45度角工具不能得到理想的光洁度,则可以采用更高的角度。然而,较高的螺旋角将产生更多的热量,这将使变形更可能。
其他的考虑
让你的工具尽可能锋利,这将有助于减少热量和变形。定期检查工具的磨损情况,可以防止使用钝钝或磨损的工具。
如果切屑排出是一个问题,使用带有切屑破碎机设计的端铣可能会有所帮助。这些端铣刀的特点与缺口的轮廓,提高切屑疏散。
2.选择材料和预热以减少变形风险
材料的选择会影响加工过程中的变形。而热处理传统上是在粗加工之后,精加工之前进行,选择已加工过的铝合金预热处理的强度和延展性可以帮助防止变形。振动和低温处理以消除内应力可能是一种选择。
使用经过预处理的回收部件可以减少变形的风险。使用这些组件还可以节省大量费用。一些机械师说,这是可以挽救的高达60%通过使用回收的部件和材料来降低材料成本。
然而,在某些领域,材料的选择不会产生影响。铝的热系数在不同合金之间可能有所不同,但只是略有不同——这意味着在使用铝时,无论合金或材料来源如何,热总是一个挑战。
3.改变工艺以减少变形
组织加工过程的方法和策略也会对零件变形产生重大影响。还有一些策略提高您的加工效率,这些策略可以帮助您更好地管理铝的热性能和柔软性。
对称加工
对称加工,而不是传统的单面加工,是一种减少加工过程中残余应力产生的变形的方法,特别是在加工薄壁零件或轻合金时。在对称加工中,零件从多个侧面或角度进行攻击,而不仅仅是一个面。
例如,想象将铝板铣削到所需的厚度。只铣削板的一侧会集中热量,增加热变形的风险。两边都铣,以达到所需的板厚,将热量扩散出去。
这种工艺变化并不复杂,但它可以更容易地管理加工零件所产生的热量。
运行参数
切削参数的选择也会影响铝加工的容易程度以及材料变形的可能性。
通常推荐的铝表面进尺通常在400到1000 SFM左右。锻造铝合金可能需要比铸造铝更高的表面进尺,可能在800到1500 SFM之间。你可以使用计算这个公式工具RPM从您选择的SFM:
RPM = SFM ÷刀具直径(英寸)× 3.82
防止铝变形的加工策略
由于铝的柔软性和热系数高,在加工过程中容易变形。使用正确的工具仔细工作可以帮助您最大限度地减少变形的风险。
使用合适的材料、槽数和螺旋角度的工具可以鼓励切屑排出,更有效地管理热量。正确的工艺变化还可以帮助您分配热能,平衡高效加工与有效的热管理。
Emily Newton的文章
艾米丽·牛顿是《革命》杂志的主编。她在工业领域有超过四年的经验。