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铝合金中小批量加工订单:如何解决铝合金零件批量加工的技术问题?

文章出处:admin 人气:发表时间:2017-09-22 15:54

众所周知,铝合金是工业中的主要原材料,由于材质的特殊性,在获得铝合金中小批量加工订单之后,如何对其进行加工才能达到理想效果是铝合金零件批量加工制造过程中要重点考虑的。专注为了保证较好的铝合金加工质量,

深圳诺铂智造技术有限公司针对铝合金零件批量加工的技术特点进行了分析:铝合金中小批量加工订单:如何解决铝合金零件批量加工的技术问题?,确定了生产过程中相关的刀具材料、刀具角度参数、切削用量以及切削液等的选择,从而获得良好的表面质量。

铝合金作为工业生产中的主要原材料,它的主要成分中的合金元素镁与硅,具有中等强度:硬度为85~95HB,具有良好的抗腐蚀性以及可焊接性,氧化效果较好。广泛应用于有一定强度和抗蚀性要求的各种工业结构件,如卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆、家具等。同时,由于它的韧性比较好,具有良好的切削性能,切屑类型为连续带状,容易相互缠绕,不及时清理容易划伤工件表面[1]。另外在切削过程中表现为黏性大,切削加工摩擦大,加工过程中切削温度高,并且难以降低,因此有可能形成积屑瘤,对表面质量要求高的零件造成比较大的影响。这就要求在生产6061铝合金产品时必须选择良好的工艺参数。

2、铝合金零件的技术特点

我们通过分析一款铝合金中小批量订单零件来讲解,它的外形尺寸如图1所示,通过它的技术要求来对它的加工特点作一个分析:

铝合金批量加工订单

 

该零件的原材料为6061棒料,生产批量大约为每月500件,属于中小批量生产。其技术要求如下:图1零件图

 

铝合金中小批量加工订单要求:(1)棱角倒钝;(2)表面不允许有凹痕、划痕;(3)表面粗糙度全部为3.2μm;(4)未注公差按±0.1mm。

首先根据它的表面要求:所有粗糙度为3.2μm,采用数控车床来保证它的表面粗糙度要求[2]。

另外,这个零件还有尺寸为13mm的沟槽要加工,这个尺寸对于这种粘性比较大的原材料来说是加工时要重点考虑的,要考虑到刀具的参数要求,要考虑润滑方式而且要及时冷却润滑,避免在加工过程中烧伤表面[3]。

第三,除了有3.2的粗糙度要求外,表面不许有任何凹痕或划痕,这就要求在加工时严禁切屑停留在加工表面,要及时清理。

第四,另外在两相互垂直的不同方向上都有孔的加工及攻牙,在钻床上加工时,为了保证孔的相互位置要求,可以做一个简易夹具来保证位置关系。3切削过程工艺参数、切削液选择从以上对零件工艺特点的分析可以知道,要保证该零件的尺寸要求及表面质量要求,必须要选择好刀具的材料和工艺参数及合理的切削液。

下面从几个方面来阐述怎样合理选取。

(1)刀具材料

在切削铝合金时,可以选择的刀具材料有很多,如硬质合金、陶瓷、金属陶瓷、多晶金刚石等。硬质合金是高速切削铝材的主要普遍用到的刀具材料,在实际加工中通常使用无涂层的硬质合金刀具,这是因为较厚的涂层会导致刀尖圆弧钝化,而较薄的涂层则会在加工时迅速磨损,均难以起到延长刀具寿命的作用。另外,由于P系列和M系列硬质合金中含有TiC成分,而TiC与铝的亲合性好,不利于切削,因此宜选用K系列硬质合金刀具[4]。多晶金刚石刀具的使用寿命在相同切削条件下比硬质合金刀具显著延长,但由于生产批量不大,而且本身它的价格昂贵,所以在本案中不予选取,故可以选取硬质合金刀具来进行切削。

(2)刀具几何参数

在切削铝合金的过程中,会产生大量的热量,如果不及时排走会导致零件表面烧伤以及在刀具上生成积屑瘤,影响表面光洁度,所以刀具角度对表面质量起到关键作用。刀具几何形状如何选择,主要取决于铝合金材料的抗拉强度和Si成分含量(具体含量见表1)[1]。研究表明,刀具前角和刀尖钝圆半径是影响铝合金加工质量的主要因素。增大刀具前角可以减小切屑变形和摩擦阻力,使切削力、切削功率及切削时产生的热量减小。但是前角过大将导致切削刃强度降低,刀头散热体积减小,致使刀具寿命降低。刀具后角的选取会影响刀具刚度,增大后角有利于提高刀具寿命,但会降低刀刃刚度。工件材料强度、硬度较高时,应取较小后角;工件材料软、粘时应取较大后角。因此结合本零件加工特点选取前角为30°~35°,后角为10°~12°,尽量保证在增大后角的同时保证刀具刚度[4]。

(3)切削用量的选取

在切削加工中,由于刀具副偏角的存在使得切削加工后的工件表面上常留下有规则的刀纹,这些刀纹所形成的面积是构成已加工表面粗糙度的几何基形,而残留面积的高度称为轮廓最大高度Ry,其计算公式Ry=fcotkr+cotkr',其中:f为进给速度;kr为主偏角;kr′为副偏角。由上式可知要使Ry减小,则应取小分子,大分母,这就要求进给量小,刀具主、副偏角尽量减小,这样可以使得轮廓最大高度取得较小值以获得较高的表面质量。因此条件允许时应尽量选择高速小切深、周期进给量小的切削参数,以保证工件的表面加工质量[5]。

(4)切削液的选取

合理的选择切削液是保证加工工件表面质量的必要条件。这是因为选择合理的切削液可以改善工件与刀具间的摩擦系数,降低切削力和切削温度,从而减轻刀具的磨损,保证工件的加工质量。对于铝合金的切削,在实际生产过程中发现,如果采用普通的切削液,会使得加工出的表面灰暗不光洁,而且有明显的烧伤痕迹,难以保证加工表面质量[5]。故选择煤油或柴油作为切削液来进行切削,发现加工出来的表面光洁度很好,能很好地保证零件的技术要求。而且柴油价格不贵,能较好地保证加工的经济性。

4结束语通过对上述各加工条件及加工参数的综合应用,在生产过程中能较好地保证产品的表面质量,能满足产品的表面光洁度要求,而且生产效率比较高,可以按照100件/天的进度进行生产,达到预期效果。所以在铝合金的切削过程中,刀具材料以及刀具几何参数的选取以及切削液的选择都是尤为重要的,只有把这些因素都综合考虑,才能比较高效率地生产出合格产品。

铝合金零件批量加工

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