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变形的零件可能会浪费大量的材料和时间。在加工过程中防止变形至关重要,但许多材料(例如硬度低且热膨胀系数高的铝)比其他材料更容易变形。

对加工设备和做法的简单改变可以帮助机械师防止铝、铝合金和类似材料的变形。

1 选择工具以最大限度地减少热量和最大限度地排屑

用于加工铝的刀具会对切削力和热量产生重大影响,这会导致铝变形。

通常,在使用铝时最好避免使用通用工具。这些工具可能有用,但它们的特性通常使它们不适合加工铝。

在加工铝时,刀具的材料、凹槽数量和螺旋角都会显着影响刀具性能。

材料
涂层硬质合金立铣刀对于加工铝至关重要。虽然硬质合金比其他材料更脆,但它的硬度意味着它可以更长时间地保持锋利。铝的柔软性也意味着在加工时硬质合金的脆性可能不会成为问题。

铝的柔软性也使涂层变得重要。铝屑很容易堵塞立铣刀的凹槽,尤其是当您的切削特别深时。涂层使切屑保持移动,帮助您避免铝切屑可能具有的某些“粘性”。

长笛数
大多数有经验的金属工人会推荐带有两个或三个凹槽的立铣刀。三个排屑槽将提供刀具强度和排屑间隙的平衡。两个带凹槽的立铣刀会稍弱一些,但提供的间隙稍大。任何具有三个以上凹槽的东西都将提供您不需要的额外强度,同时还可以限制排屑。

在大多数情况下,两个或三个长笛之间的选择取决于个人喜好和您手头的工具。只要您不使用具有四个或更多凹槽的立铣刀,立铣刀应该可以很好地工作。

螺旋角
螺旋角的选择有助于最大限度地减少颤振,同时提高材料去除速度。通常,机械师会推荐 35、40 或 45 度的角度来加工铝。35 度和 40 度角刀具适用于粗加工。具有 45 度螺旋角的刀具更适合精加工。

较低的角度有助于保持工具 - 和铝 - 比其他情况下更凉爽。更大角度带来的更快加工也将有助于端铣刀和被铣削零件的热调节。虽然角度会导致更粗糙的表面光洁度,但您可能会返回另一个工具进行精加工——这意味着它不应该是一个主要问题。

45 度螺旋角更适合精加工,因为它可以产生更平滑的切割。虽然具有这个角度的工具会产生更多的热量,但在进行完成零件所需的轻切削时应该不会有什么问题。

如果 45 度角工具不能产生所需的光洁度,则可以使用更高的角度。然而,更高的螺旋角会产生更多的热量,这将更容易变形。

其他注意事项
保持您的工具尽可能锋利将有助于最大程度地减少热量和变形。定期检查工具的磨损情况将防止使用钝化或磨损的工具。

如果排屑是一个问题,使用带有断屑槽设计的立铣刀可能会有所帮助。这些立铣刀具有带槽口的轮廓,可改善排屑。

2 选择材料和预热以最小化变形风险

材料的选择会影响加工过程中的变形。虽然热处理传统上是在粗加工之后和精加工之前进行,但选择经过强度和延展性预处理的铝合金有助于防止变形。消除内部应力的振动和低温处理可能是一种选择。

使用经过预处理的回收部件可以降低变形风险。使用这些组件也可能意味着显着的节省。一些机械师表示,通过使用回收的部件和材料,可以节省多达 60%的材料成本。

但是,在某些领域,材料选择不会产生影响。铝的热系数可能因合金而异,但只是略有不同——这意味着在使用铝时,无论合金或材料来源如何,热量始终是一个挑战。

3 改变工艺以尽量减少变形

您组织加工过程的方法和策略也会对零件变形产生重大影响。连同提高加工效率的策略,这些策略可以帮助您更好地管理铝的热性能和柔软度。

对称加工
对称加工,而不是传统的单面加工,是减少加工过程中残余应力产生的变形的一种方法,尤其是在加工薄壁零件或轻合金时。通过对称加工,零件从多个侧面或角度受到攻击,而不仅仅是一个面。

例如,想象一下将铝板铣削成所需的厚度。仅铣削板的一侧会集中热量,增加热变形的风险。铣削两侧以达到所需的板厚将使热量散发出去。

这种工艺变化并不复杂,但它可以更容易地管理加工零件所产生的热量。

运行参数
切割参数的选择也会影响铝加工的难易程度以及材料变形的可能性。

通常推荐的铝表面厚度通常在 400 到 1,000 SFM 左右。锻造铝合金可能需要比铸铝更高的表面厚度,可能在 800 到 1,500 SFM 之间。您可以使用此公式根据您选择的 SFM计算工具 RPM:

RPM = SFM ÷ 刀具直径(英寸)× 3.82

可以防止铝变形的加工策略
由于铝的柔软性和高热系数,铝在加工过程中很容易变形。使用正确的工具仔细工作可以帮助您最大程度地减少变形的风险。

具有正确材料、槽数和螺旋角的刀具可以促进排屑并更有效地管理热量。正确的工艺变化还可以帮助您分配热能并平衡高效加工与有效的热量管理。

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