铝合金加工中避免零件变形的6种方法

铝合金是一种重要的工业原料。由于其硬度相对较小，热膨胀系数较大，在薄壁和薄板零件的机械加工中容易变形。从铝型材加工工艺的角度来看，也可以采取一些措施，尽可能减少材料的加工变形，除了提高刀具性能，提前采用时效处理消除材料内应力。

为了创造更好的散热条件，减少热变形，加工余量较大的铝合金零件必须尽可能避免热量过度集中。可以采用的方法是对称加工。

举个例子

有一块90毫米厚的铝合金板，需要铣削到60毫米厚。如果铣削一面后立即翻过来铣削另一面，铣削后的铝合金板平面度只能达到5毫米，因为每面都是一次加工到最后的尺寸，连续加工余量大。

若采用两面反复进刀的对称加工方法，使每一面至少分两次加工，直至达到最终尺寸，有利于散热，平面度可控制在0.3毫米。

一是多次分层加工法

当铝合金板零件上有多个型腔需要加工时，如果采用一个型腔和一个型腔依次加工的方法，由于受力不均匀，很容易使型腔壁缠绕变形。

最好的解决办法是采用多次分层加工的方法，即同时加工所有型腔，但不是一次加工，而是分几个层次，逐层加工到所需尺寸。这样，零件的受力会更均匀，变形的概率更小。

第二，适当选择切削用量。

在切削过程中，选择适当的切削量可有效降低切削力和切削热。

在机械加工过程中，过多的切削量会导致一次性刀具的切削力过大，容易导致零件变形，影响机床主轴的刚性和刀具的耐久性。

在切削量的各种因素中，对切削力影响最大的是背吃刀量。据说减少背吃刀量有利于保证零件不变形，但同时也会降低加工效率。

CNC高速铣削可以解决这个问题，只要在减少背吃刀量的同时，相应地增加进给量，提高机床的转速，既能降低切削力，又能保证加工效率。

三是提高刀具的切削能力。

刀具材料、几何参数对切削力、切削热有重要影响，正确选择刀具，对于减少零件加工变形至关重要。

刀具几何参数的合理选择？

前角

在保持刀刃强度的情况下，适当选择较大的前角。一方面可以磨出锋利的刀刃，另一方面可以减少切削变形，使排屑顺畅，从而降低切削力和切削温度。切勿使用负前角刀具。

后角

后角大小直接影响后刀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。粗铣时，后角要小一些，因为进给量大，切削负荷重，发热量大，要求刀具散热条件好。精铣时，要求刀刃锋利，减少后刀面与加工表面的摩擦，减少弹性变形。因此，后角应更大。

螺旋角

为了使铣削稳定，减少铣削力，螺旋角应尽可能选择较大的。

主偏角

适当降低主偏角可改善散热条件，降低加工区域的平均温度。

改善刀具结构

减少铣刀齿数，增加锯屑空间。由于铝合金材料具有较大的塑性，加工过程中切削变形较大，需要较大的锯屑空间，所以锯屑槽底半径应较大，铣刀齿数应较少。例如:φ两个刀齿用于20毫米以下的铣刀；φ30-φ为避免因切屑堵塞而导致薄壁铝合金零件变形，60mm铣刀采用三个刀齿。

精磨刀齿：刀齿刀刃的粗糙度应小于Ra=0.4um。在使用新刀之前，应在刀齿前后轻轻磨几次细石，以消除刀齿磨削时残留的毛刺和轻微的锯齿纹。这样不仅可以降低切削热量，还可以减少切削变形。

严格控制刀具磨损标准:刀具磨损后，工件表面粗糙度值增加，切削温度升高，工件变形增加。因此，刀具磨损标准不应超过0.2，除了耐磨性好的刀具材料。mm，为了防止变形，工件的温度一般不能超过100℃，否则容易产生屑瘤，铝型材加工。

第四，要注意走刀顺序

粗加工和精加工应采用不同的走刀顺序。

粗加工要求在最短的时间内以最快的切割速度切除粗糙表面的多余材料，形成精加工所需的几何轮廓。因此，强调加工效率，追求单位时间内的材料切除率，应采用逆铣。

而且精加工对加工精度和表面质量要求较高，强调加工质量，应采用顺铣。

由于刀齿在顺铣过程中的切削厚度从最大逐渐减小到零，加工硬化现象将大大减少，并在一定程度上抑制零件的变形。

第五，薄壁二次压紧

铝合金薄壁加工过程中，夹紧过程中的压力也是造成变形的一个重要原因，即使提高了加工精度也是不可避免的。

为了减少夹紧工件造成的变形，可以松开压紧的零件，释放压紧力，使零件在精加工达到最终尺寸之前自由恢复到原来的状态，然后轻轻压紧。

二次压紧的作用点最好在支撑面上，夹紧力应作用在工件刚性好的方向，压紧力应以刚性夹紧工件不松动为准，对操作人员的经验和手感要求较高。这样加工出来的零件压紧变形就小了。

第六，先钻后铣加工法

在加工带型腔的零件时，如果用铣刀直接将零件向下扎入，由于铣刀的容屑空间不足，排屑不畅，导致零件积累大量的切割热量，膨胀变形，甚至可能导致崩刀、断刀等事故。

最好的办法就是先钻后铣，也就是先用不小于铣刀的钻头钻出刀孔，然后用铣刀伸入刀孔开始铣削，这样可以有效解决上述问题，铝型材加工。