歐定國

摘 要： 本文通過對某零件加工的設備、刀具、切削參數(shù)、零件的裝夾以及設備和刀具的調整方式等方面進行分析，總結出了提高零件表面加工精度的方法。通過實際生產(chǎn)進行驗證，滿足了產(chǎn)品的設計要求，該方法同樣適用于其它產(chǎn)品的加工。

關鍵詞： 精度；工藝參數(shù)；鋁合金

1 引言

鋁合金材料被廣泛的應用于國防軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品中。我廠近年加工的某外協(xié)零件是某產(chǎn)品的重要零件，材料為：ZL101。由于裝配空間緊湊、裝配關系復雜，對其外形尺寸、表面質量以及與其它零件有裝配關系的部位要求較高，零件的加工精度如果不滿足設計要求，將會影響到部套中其它零、部件的裝配。該零件的設計結構簡圖見圖1：

從圖1可以看出，該零件為薄壁、框架型結構，內(nèi)腔的筋最薄處為1.5㎜、最厚處為3㎜，加工完成后要保證上、下兩個平面厚度的尺寸公差在0.1㎜范圍內(nèi)，平面度≤0.05㎜，表面粗糙度Ra≤1.6μm。由于該零件結構的特殊性，在加工上、下兩平面時為斷續(xù)切削，采用一般的加工方法很難保證圖紙的要求。下面，通過對該零件加工時的機床、刀具、切削參數(shù)及裝夾等幾個方面的分析，找出提高這類零件加工精度的方法。

2 材料的切削加工性能分析

鋁合金材料的硬度約為80～115HBS，彈性模數(shù)較低、易產(chǎn)生塑性變形。切削時斷屑困難，與刀具的粘結性較強，易產(chǎn)生積屑瘤，影響加工表面質量。又因為工件為鑄造毛坯，在加工過程中易產(chǎn)生殘余應力，在精加工之前應安排半精加工，使工件內(nèi)的殘余應力重新分布，減少加工變形。

3 加工設備的選擇

加工設備的精度和工藝系統(tǒng)的鋼度將會影響銑出的平面的理論平面度和表面粗糙度。工件和夾具的系統(tǒng)鋼度應足夠，使之穩(wěn)定性好。

4 加工刀具的選擇及刃磨

4.1 刀具材料

刀具材料對加工表面質量的影響，主要與材料的摩擦系數(shù)、粘結程度、耐磨性和刃磨工藝有關。硬質合金材料的刀具在高溫時，刀面上形成氧化保護膜，能減少與加工表面間的摩擦系數(shù)，故有利于加工表面質量的提高。因此，在精銑鋁合金材料的工件時，應采用硬質合金刀具。此種刀具的硬度和耐磨性可滿足加工要求，而且能夠獲得更小的刀刃圓弧半徑，刃口也能刃磨的更加鋒利，能允許有較大的前、后角。

4.2 刀具的刃磨

刃口的質量對精加工和微量切削尤為重要。因為刃口的任何缺陷都將反映在已加工表面上，所以，刃口應平直、無鋸齒，刃口采用鋒刃，刀刃圓弧半徑rξ=0.01～0.02㎜。

精銑刀的刀齒采用與進刀方向平行的刃帶，即直線修光刃，修光刃兩邊有25°過渡刃，修光刃長度取4～6㎜。

由于鋁合金材料的硬度不高，彈性模數(shù)較低、易產(chǎn)生塑性變形。在保證切削強度的條件下，選取大前角γ0=28°，取大后角α0=20°。大的刃傾角增加了實際前角，減小了實際刀刃圓弧半徑rξ，使刀刃更加鋒利，促進了微量進刀切削，同時，使刀刃漸漸切入工件，對修光刃的振動有消除作用，而且有利于排屑，為精銑降低表面粗糙度創(chuàng)造了有利條件。刀具刃磨時，刀尖幾何角度見圖2：

4.3 刀體結構

一般選用直徑為φ150㎜左右的刀盤，采用圖3所示的刀體結構。焊接式合金刀的刀桿裝在刀盤槽中并用刀盤上的螺釘壓緊并固定住。刀盤上裝有2個刀齒，其中1個為精銑刀，1個為半精銑刀，精銑刀比半精銑刀高出0.05㎜，半徑方向則小4～6㎜。刀體結構簡圖見圖3。

5 設備和刀具的調整

5.1 設備的調整

銑削時主軸必須與工作臺垂直，主軸與工作臺平面的不垂直度應≤0.01㎜。

5.2 刀具的調整

銑削時，要求修光刃與進給方向平行。并使刀盤處于正傾斜狀態(tài)。當正傾斜時，刀具有著切離的傾向，不會產(chǎn)生塑煉現(xiàn)象，可以得到符合要求的表面質量。在實際加工中，由于切削系統(tǒng)精度等原因，修光刃不可能總是與進給方向平行的，因此，就出現(xiàn)了修光刃與進給方向傾斜。當?shù)都飧哂诘额^根面時，稱正傾斜，反之為負傾斜（見圖4）。

從圖4中可以得出：

（1）當α=0時，刀具修光刃與進刀方向精確平行，峰、谷不平高度h為最小。

（2）當α≠0時，刀具修光刃與進刀方向成α角，峰、谷不平高度h為：h=fz/（tgβ+ctgα）

式中：fz———每齒進給量

β———切削點導角

正、負傾斜的不同，對表面金相組織的影響是不同的。

當負傾斜時，由于刀齒根部總在切削區(qū)內(nèi)，對表面很薄的一層金屬刻劃，導致在加工表面產(chǎn)生冷作、塑煉，就是我們常說的擠壓，而不是切削。這樣和拋光相似，峰被擠到谷里，工件表面過于光滑，這種金屬表面的金相組織不完好。

當正傾斜時，刀具有著切離的傾向，不會產(chǎn)生塑煉現(xiàn)象，可以得到符合要求的表面質量。

在調整刀具時，要用百分表進行調整，銑刀端面跳動≤0.01㎜，刀具安裝面要求清潔，否則會產(chǎn)生不必要的誤差。

6 切削參數(shù)的選擇

精銑切削用量的選用標準是在保證加工表面粗糙度的原則下，盡量選用好的刀具耐用度和較高的生產(chǎn)率。

1）走刀量選：235～375㎜/min。

2）主軸轉速選：1500n/min，由于是微量切削，為防止切削軟化、粘刀，其速度不宜過高，在待加工表面涂80%的煤油和20%的20#機油的混和液，可以起到降溫、防止粘刀、降低加工表面粗糙值的效果。

3）切削深度選：ap=0.04～0.05㎜，最大不大于0.1㎜。切削深度應大于刀刃圓弧半徑，否則刀具處于負前角狀態(tài)，切屑不是切離出去，而是處在被擠向零件的狀態(tài)。同時，由于采取修光刃，也不允許有大的吃刀量，以防止振動。

7 零件的裝夾

該零件的外形尺寸不大，在加工時通常采用平口虎鉗來夾緊。在零件的上部有一個R159.5的外圓弧，在裝夾時，需要一個與零件外圓弧相貼合的內(nèi)圓弧墊塊，夾在零件與平口虎鉗之間。由于零件外圓弧表面粗糙，與內(nèi)圓弧墊塊往往不是面接觸，而是線接觸或點接觸，往往夾的不緊，吃刀量大時，會引起零件振動，引起打刀，造成零件報廢。因此，在裝夾零件時，在零件與內(nèi)圓弧墊塊及平口虎鉗之間各墊一塊軟皮墊，增加了零件與內(nèi)圓弧墊塊及平口虎鉗之間的摩擦力，就可以夾緊零件。這樣夾持，還可以避免因零件凹凸不平而引起的零件過分傾斜。同時，在裝夾零件時，夾緊力不能過大，如果夾緊力過大，會造成零件的變形，加工出的零件平面度達不到要求。當零件加工出一個平面后，可將已加工面貼緊后再固定鉗口，從而提高零件加工精度。

8 結論

由于零件的精度要求高，因此，對機床和刀具的精度要求較高，只要控制好刀尖的幾何角度及其參數(shù)、刀齒偏差、切削條件、切削用量、機床和刀具精度以及零件的裝夾穩(wěn)定可靠，就可以加工出尺寸公差為0.1㎜，平面度≤0.05㎜，表面粗糙度≤Ra1.6μm的零件。采用上述方法后，加工出的同類零件均能滿足設計圖紙要求。

參考文獻

[1]《金屬切削原理與刀具》，陸劍中 孫家寧 上海機械?？茖W校機械工業(yè)出版社.

[2]《機械加工工藝手冊》孟少農(nóng) 主編，1998年3月出版，機械工業(yè)出版社.

[3]《機械制造工藝學》江南大學 上海機械?？茖W校，機械工業(yè)出版社.