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如何减少镁合金CNC加工变形

粗糙零件的内部应力可以通过自然或人工时效和振动处理而部分消除。预处理也是一个有效的过程。对于较大的粗糙镁合金零件,加工后的变形也很大。如果从毛坯部分切下多余的镁合金材料,则可以得到精确的公差,从而可以改善变形。停留一段时间后,也会释放一部分内部压力。

发表于2021-03-16 08:21:50,通过 cyanbat发布 | 点击数:0


导致镁合金零件变形的原因很多,这与材料质量,零件形状和生产条件有关。

什么原因导致镁合金变形?

主要有3个原因:

  1. 毛坯内部应力引起的变形。
  2. 切削力引起的变形,切削热。
  3. 夹紧力引起的变形。

如何避免镁合金变形?

减少镁合金变形的技术措施。

1.减少镁合金毛坯的内应力

粗糙零件的内部应力可以通过自然或人工时效和振动处理而部分消除。预处理也是一个有效的过程。对于较大的粗糙镁合金零件,加工后的变形也很大。如果从毛坯部分切下多余的镁合金材料,则可以得到精确的公差,从而可以改善变形。停留一段时间后,也会释放一部分内部压力。

2.提高切削刀具的切削能力

切削工具的材料和几何参数对切削力和热量有重要影响。正确选择切削刀具对于减少零件的加工变形非常重要。

1.合理选择刀具几何参数。

  • 前角:在保持边缘的强度的条件下,前角应选择适当大。一方面,它可以磨出锋利的边缘,另一方面,它可以减少切削变形,使切屑平稳地去除,然后降低切削力和切削温度。切勿使用负前角工具。
  • 背角:背角的大小直接影响侧面的磨损和加工表面的质量。切削厚度是选择后角的重要条件。在粗铣削中,由于进给量大,切削负荷重和热量输出高,要求刀具具有良好的散热条件,因此应选择较小的后角。在精铣削中,需要锐利的边缘以减少侧面与加工表面之间的摩擦并减少弹性变形。因此,应选择更大的后角。
  • 螺旋角:为了使铣削平滑并减小铣削力,应选择尽可能大的螺旋角。
  • 主偏角:适当减小主偏角可以改善散热条件,并降低加工区域的平均温度。

2.改善刀具结构。

  • 减少铣刀齿数并增加切屑空间。由于镁合金材料的可塑性大,加工中的切削变形大,因此需要较大的切屑空间,因此切屑槽底部的半径应较大,而铣刀齿的数量应减少。
  • 铣刀齿的精磨。切削刃的粗糙度小于Ra = 0.4um。在使用新的切削工具之前,应在切削齿的前,后表面用细小的沥青轻轻摩擦,以消除在磨削切削齿时留下的毛刺和细锯齿痕迹。这样,不仅可以减少切割热量,而且切割变形相对较小。
  • 严格控制刀具磨损标准。刀具磨损后,工件表面的粗糙度增加,切削温度增加,并且工件变形增加。因此,除了选择具有良好耐磨性的刀具材料外,刀具的磨损标准不应大于0.2mm,否则容易产生切屑瘤。通过CNC铣削或CNC车削进行切削时,加工工件的温度不应超过100℃,以防止变形。

3.改进工件的夹紧方法

对于刚性较差的薄壁镁合金制工件,可以使用以下夹紧方法来减少变形:

  • 对于薄壁CNC机械加工衬套零件,如果使用三爪自定心卡盘或弹簧卡盘从径向方向夹紧。一旦在加工后松开,工件将不可避免地变形。此时,应使用具有更好刚性的轴向端面压缩方法。制成一个带螺纹的心轴,用于定位零件的内孔。它被插入零件的内孔中。盖板用于压紧端面,螺母用于向后拧紧。加工外圆时可以避免夹紧变形,并且可以获得令人满意的加工精度。
  • 在加工薄壁板材工件时,最好选择真空吸盘以获得均匀的夹紧力。然后以较小的切削参数进行加工,可以防止加工后的工件变形。
  • 另外,也可以使用填充方法。为了提高薄壁工件的工艺刚度,可以在工件中填充介质,以减少夹持和切割过程中工件的变形。例如,将含有3%至6%硝酸钾的尿素熔体倒入工件中。加工后,将工件浸入水或酒精中,然后将填料溶解并倒出。

4.合理安排程序

在高速切削中,由于加工余量大且断续切削,铣削加工经常会产生振动,从而影响加工精度和表面粗糙度。因此,NC高速切削工艺一般可分为粗加工,半精加工,角清理和精加工。对于要求高精度的零件,有时需要将其精加工两次和一半,然后再精加工。经过粗加工后,零件可以自然冷却以消除内部应力并减少变形。粗加工后剩余的余量应大于变形的余量,通常为1-2毫米。精加工时,零件表面应保持均匀。通常,0.2-0.5mm是使工具在精加工过程中保持稳定状态的最佳方法,这可以大大减少切削变形,获得良好的表面加工质量,并确保产品的精度。

减少镁合金加工变形的操作技巧

除上述原因外,操作方法在实际操作中也很重要。

适用于加工余量较大的零件

为了使它们具有更好的散热条件并避免机加工中的热量集中,应采用对称处理。如果需要将90毫米厚的板材加工到60毫米,则在铣削了一侧之后立即进行另一面的铣削,并且一旦达到最终尺寸,平面度将达到5毫米。如果使用重复进给对称处理,则将每侧加工两次至最终尺寸,则可以保证平整度达到0.3 mm。

如果钣金零件中有多个腔体

加工中不宜采用一腔一腔的顺序加工方法,容易造成零件受力不均匀和变形。采用分层多重加工,将每一层同时加工到所有型腔,然后再加工下一层,从而使零件受到均匀的应力并减少变形。

通过更改切削参数来降低切削力和热量。

在切削参数的三个因素中,反向进给对切削力有很大的影响。如果加工余量太大而刀具的切削力太大。零件不仅会变形,还会影响机床主轴的刚度并降低工具的耐用性。如果我们减少后背吃的刀的数量,生产效率将大大降低。但是,高速铣削可以克服NC加工中的这一问题。同时,只要相应地增加进给并提高机床的速度,就可以减小切削力并保证加工效率。

我们还应注意刀具行走方式的顺序。

粗铣削强调加工效率的提高和对单位时间切削速度的追求。通常可以使用反向铣削。也就是说,坯料表面上的多余材料以最快的速度和最短的时间被去除,并且基本上形成了精加工所需的几何轮廓。精密加工强调高精度和高质量,建议使用正铣。由于切齿的切削厚度从最大值逐渐减小到零,因此工件的硬化程度大大降低,零件的变形程度也降低了。

即使在精加工中,由于夹紧,薄壁工件的变形也是不可避免的。

为了最大程度地减少工件的变形,可以在精加工即将达到最终尺寸之前松开压紧部分,以便可以将工件自由地恢复到其原始状态,然后稍微压缩一下,以确保足够的刚度(完全用手)固定工件,以达到所需的加工效果。总之,夹紧力的作用点最好在支撑表面上。夹紧力应在工件刚度好的方向上施加。在确保工件不松动的前提下,夹紧力越小越好。

不要像钻头那样使用铣刀

在加工带有型腔的零件时,不要让铣刀像钻头那样直接穿透零件,从而导致切屑空间不足以及铣刀的切屑清除不顺畅,从而导致零件过热,零件膨胀,刀具破损和其他不良现象。首先用与铣刀相同的尺寸钻一个孔,然后用铣刀进行铣削。或者,可以使用CAM软件生成螺旋下铣刀程序。


作者:青蝠科技   信息来源:@青蝠科技