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有色金属等易变形薄板的加工工艺分析

单东亮　齐志茹

（中核辽宁核电有限公司,辽宁葫芦岛 125100）

摘要：随着经济的发展,加工制造业有了长足的发展和进步,在加工制造业中,加工有色金属是一项重要的内容.然而在有色金属的加工中,很容易碰到易变形的薄板,这种薄板在加工的时候很容易出现问题,传统的加工方法已经满足不了这种性质的材料的加工要求.文章对有色金属等变形薄板的加工工艺进行了分析.

关键词：有色金属；易变形薄板；加工工艺；加工制造业；装夹；刀具　　文献标识码：A

中图分类号：TH16　　文章编号：1009-2374（2016）17-0066-02　　DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.031

在加工制造业中,有色金属是材料中的重要组成部分,而且很多有色金属都是材质比较柔软的,特别是在加工有色金属中易变形薄板零件的时候,运用传统的加工方法和工艺很容易使材料在高强度下发生变形,因此为了保证其形状,在加工的过程中一般采用传统铣削方法,在小刀量以及反复铣削、穿插时效处理的基础上进行加工.然而,在加工易变形薄板零件的时候,如果有严格的深度和尺寸要求,那么就不能再使用这种传统的加工方法了,因为它对光洁度、平面度有很高的技术要求,传统的方法很容易造成面上槽的深浅尺寸不一样的现象,虽然使用传统的方法,可以有效地遵守图样的要求,但它却有着十分低下的加工效率.

1　专属的加工工艺

要想保证有色金属等易变形的薄板的加工质量,就要求加工者在众多的实践中,逐渐对材料应力的变形规律进行掌握,从中不断思考和探索出独特的、而且更加高效的加工工艺.

比如说加工薄板形零件4140-0.14mm×26700.14mm×

60-0.06mm,加工步骤主要有五步：

1.1　装夹

第一步就是选择合适的机床,机床的选择以工件大小为基础,然后按照规定尺寸来铣零件的四周,不仅如此,保证装夹两侧面尺寸平行是很重要的,此外,还要保证一次完成装夹.然后要选择具有适中高度、宽一些的垫铁,当然也少不了大号虎钳,从而保证零件底面与垫铁之间的接触面积足够大,进而有利于减少因装夹而在切削过程产生的振动.

1.2　刀具

在装夹之后,就要对刀盘进行选择,选择适合的直径,如果被加工面的宽度大于所选用的刀盘的直径,这个时候可以采用弯形刀头,这种弯形刀头具有很大的直径,它可以一次性削过大面,节省了时间和次数,提高了效率.此外,还要为材料的加工准备两把刀头,在此基础上采用节梯对刀法,这种方法要保证前后两个刀头的粗细,前者要粗削,后者要精削,这样的安排不仅可以有效地增加刀的深度,更重要的是有效地保持了刀盘平衡,从而减少主轴以及床身的振动幅度,最重要的是这种方法可以有效地提高所加工零件表面的光洁度.

在刃磨刀具的时候有四点需要注意的事项：

第一,为了保证切削的锋利,所以要尽量加大前角,锋利的刀头可以快速地切削,从而尽可能地减小工件形状的变化.

第二,除了加大前角,还要加大后角,这样做的目的主要是减少工件削面、后刀面之间的摩擦力度.

第三,为了保证材料的形状,减少变形,可以增大正刃的倾角,从而保持切削的稳定和平稳性.

第四,要想最大限度地减小阻力,必须增加刀具的其他几何角度,还可以采用修光刃,从而提高加工材料的表面的光洁度.

1.3　装夹过程

在垫好相应的垫铁之后,用装夹将加工零件夹紧,与此同时要调整好刀盘上两把刀的刀头的上下以及前后之间的距离,把握好不同加工需求下两把刀之间的距离,比如说0.2mm是粗、精加工之间的距离差.

在加工的过程中,不需要敲平高削第一个面的装夹工件,让垫铁上的工件保持一种自然的状态,然后要逐渐夹紧虎钳,从而帮助材料释放让应力；之后,加工零件的第二个面,为了使零件的薄厚程度呈现一致性,必须对第二个面用木榔头进行敲平,进刀的深度大概为1mm,从而把零件进行削减,削到8mm厚.此后,还要用同种方法,把两面再削掉0.7mm,而且在这个过程中需要用工具木榔头,用它对削面进行敲击,直至敲平,此外,要想使零件的两面处于平行的状态,就需要将垫铁贴平零件的底面.在高削4次后,零件的厚度变成了6.6mm,在这个过程中,0.3mm是每个面距的最终尺寸.

在这个切削的过程中,不仅加大了吃刀深度、提高了转速、还增加了进给量,在这种情况下,零件会产生一些一面凹一面凸的变形现象,主要是因为在这个过程中,它们受到了切削力、内应力的影响,然而从零件的本身来说,它具有均匀的薄厚尺寸.

1.4　加工内腔

要在凹面划线抠制零件的形状及槽等,此外还要保留2mm的筋.在对单面槽加工的时候,要直接将零件放在机床的床面上,与此同时还要直接用压板装夹,然后开始加工正中的槽,在此基础上,按照对角交叉的顺序,来对靠边缘的槽进行加工,此外,2次完成分粗、精铣.如果加工的零件有很大的面,这个时候可以利用移动压板,将被加工槽的临近处进行固定,在加工完所有的槽、内腔等零件之后,就会极大地改善两面凹凸现象.出现这种现象的主要原因就是,在加工材料中的槽、内腔的时候,要将切削产生的应力利用起来,将材料本身的应力抵消掉了.此时,还可以对零件进行校平,从而给精削打好坚实的基础,为零件各项技术要求提供保证.在高削及抠制的基础上,充分释放了材料本身的应力,而且零件厚度变小了,仅为6.6mm,此外底面的厚度也比较小,只有2.3mm,这种情况下,就很容易对其进行校平了.在校平的时候,主要使用的压力机、台钻,要充分利用钻床上的上下滑动主轴,给工件施加压力；此后,还要利用垫块,将其垫在工件的两侧,然后再在上面的中件处加上垫块,使凸面朝上,在相关原理的支持下,将工件校平.最后还要进行一次热处理,从而消除加工、校平过程中的应力,为之后的精削加工工艺奠定坚实的基础.

1.5　精削

精削是整个加工工艺中的最后一步,在进行这个步骤之前,第一步就要磨利刀头,并将刀头之间的距离进行调整,使前后的刀头之间的上下距离保持在0.05mm之间.为了使零件具有良好的性能,并使其满足所有的技术要求,就要用橡皮泥填平零件被挖空的一面,然后用平板将其刮平,从而平复突起的筋,使其与零件形成一个平面和整体,要尽量减少高削大面时产生的振动.

第二步是在此基础上进行精削,将零件中比较平滑的一面接触于机床台面,然后在发空的地方用不同薄厚的纸垫平,然后为了高削,还要用橡皮泥黏好四周,将进给量大致保持在0.1～0.12mm.

第三步是将加工之后一面作为基面,然后开始加工第二面.第二面的加工的主要对象是凹的一面,通过削凹,来抵消切削力、材料本身的应力,从而将平面度保证在0.02mm以内.当完成整个零件的加工之后,要完全清除槽内的橡皮泥,在这种方法下加工出来的零件具有很好的平面度.在这种加工工艺的辅助下,所加工出来的零件与图纸要求完全一致,然后再经过研磨机的研磨,加工的材料的光洁度可达到达14级,犹如镜面一般.在镀金装配整体零件后,不仅具有精美的外观,而且极大地提高了工效,是原来的3～4倍.

2　实例分析

为了有效地控制材料的变形,要在粗加工零件的时候,在保证技术要求的前提下,尽量去掉多余的材料,留余量越少越好.

比如,以加工某产品桶罩顶面板为例,加工的主要内容为：整个零件的尺寸是330mm×280mm×60-0.12mm；10mm厚的板材；CZ状态；单面抠制深大小不等的槽为4mm；0.1mm是其平面度、平行度.

对这种材料进行加工的工艺为：首先削减了2mm,剩余8mm的板材,然后在虎钳装夹的辅助下,将材料的四周铣削到规定尺寸,直接将板料削到6.4mm,0.2mm是每个单面留下的余量,在此基础上,选择数控铣床,抠制凹面上的4.2mm的槽.这种方法的使用不仅可以使加工出的材料与图纸完全一致,而且可以提高加工的效率,提高工效数倍,这样不仅可以节省时间,还最大限度地保证了加工的进度.

然而在加工的过程中需要注意以下方面：

第一,尽量用专用的锯料设备、钳工排孔、铣床等,而不是用剪板机进行下料,这样可以保证材料的组织不被破坏,从而保持材料的形状.

第二,在高削的过程中,需要注意的是要先加工凹的一面,特别是在形腔、槽的抠制过程中更要注意

这点.

第三,可以倾斜主轴的角度,这个角度越小越好,从而有效地防止高削时的带刀现象,保持零件的形状,还在可以很大程度上节省时间.

第四,以煤油作为高削、抠制过程中的润滑液,刷掉刀具、工件表面上的切屑,从而避免黏刀现象的发生,与此同时还可以有效地提高材料表面的光洁度.

3　结语

在加工有色金属的时候,很容易把握不好方法,导致材料出现变形.为了改变这种状况,就必须在不断的加工过程中,掌握材料应力的变形规律,从中不断思考和探索出独特的、而且更加高效的工艺方法,在加工的时候要充分考虑需要加工材料的特点以及应力,从而控制材料的变形,提高加工出来的材料的光滑度以及平

面度.

参考文献

[1]欧光辉．有色金属加工设备的发展与展望[J]．冶金设备,1981,（3）．

[2]马世光．中国有色金属加工行业运行情况[J]．新材料产业,2010,（8）．