周丹 成振華

摘 要：薄板在汽車(chē)、船舶、家用電器、工程機(jī)械等領(lǐng)域都有應(yīng)用，但特殊厚度的薄板由于其在產(chǎn)品中批量小，且多數(shù)表層需要鍍層來(lái)將電磁屏蔽掉，定制費(fèi)用較高，也很難通過(guò)鑄造等整體成型方法來(lái)加工，一般都用銑削成型的工藝法進(jìn)行加工，但是銑削加工法對(duì)材料耗費(fèi)大，薄板在加工過(guò)程中的變形問(wèn)題較為突出，這就要重視薄板件切削加工控制變形的工藝措施的研究。筆者根據(jù)自身相關(guān)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合廣泛的社會(huì)實(shí)踐調(diào)查研究，就薄板件切削加工控制變形的工藝措施展開(kāi)了相關(guān)探討，望能提供借鑒。

關(guān)鍵詞：薄板件切削;變形控制;應(yīng)力變形;工藝措施;探討

薄板件在滿足加工需求的同時(shí)，控制其厚薄度，進(jìn)而有效控制其重量。但因?yàn)楸“寮勘容^小且種類(lèi)繁多，其工藝措施是非常復(fù)雜的。利用銑削加工變形過(guò)程中，其刀具應(yīng)該要選用立銑削刀，工藝中利用鋼板以及軋制鋁板作為工件材料。薄板件要對(duì)其厚度及加工范圍進(jìn)行有效控制，一般要求加工后的厚度為1mm，加工范圍應(yīng)該在200mm×200mm。用來(lái)加工的材料去除量非常大，厚度相對(duì)較薄，在加工過(guò)程中可能造成變形，如果不采取有效措施來(lái)控制變形，則很有可能造成薄板件質(zhì)量不能達(dá)到需求。

1 薄板件變形過(guò)程的相關(guān)分析

薄板件平面銑削過(guò)程中造成其變形的原因有熱變形和應(yīng)力變形?，F(xiàn)在一般用來(lái)加工的薄板件材料都是鋁材以及銅材，這些材料屬于有色金屬，且在平面銑削過(guò)程中的剩余量不是很多，所以熱變形并不是造成薄板件平面變形最重要的原因。根據(jù)對(duì)薄板件平面銑削加工實(shí)際來(lái)看，在其切削過(guò)程中和銑削刀具和工件相互擠壓產(chǎn)生了很大的摩擦力，這個(gè)摩擦力是造成其變形的主要因素。觀察切削加工中的變形，可以知道其變形是呈上拱形的，且一般薄板件平面切削變形主要表現(xiàn)為三個(gè)區(qū)域的變形，本文是討論薄板件切削加工控制表面的變形問(wèn)題，所以筆者主要討論第三變形區(qū)，并就第三變形區(qū)來(lái)說(shuō)明薄板件切削加工的變形相關(guān)原理。

一般薄板件切削加工的刀具的刃口是呈一定幅度的，且其工件的銑削層會(huì)有一部分金屬薄片，這造成在加工過(guò)程中不能沿著剪切面的方向移動(dòng)，進(jìn)而變成切屑。只能在接觸點(diǎn)和薄板件切削層分離開(kāi)來(lái)，且在加工過(guò)程中很可能比刀具的刃口擠壓，刀具擠壓口留在了薄板件平面上。除此之外，在切削加工中的刀具在開(kāi)始切削后，可能造成薄板件切削平面出現(xiàn)后角。而已加工表面的彈性很快就會(huì)恢復(fù)，并且有一定高度，使刀具刀面和工件之間會(huì)在一定高度內(nèi)發(fā)生接觸，而切削刀具和加工工件間形成的區(qū)域，稱(chēng)為第三變形區(qū)。在第三變形區(qū)區(qū)域內(nèi)的工件，已經(jīng)加工的薄板件平面會(huì)受到切削刀具后刀面的擠壓和摩擦，讓薄板件切削平面的表面伸展形成了一定的應(yīng)力，如果因?yàn)楣ぜ尡“寮牧喜荒艿窒冃瘟?，就很有可能?huì)造成上拱變形。

2 控制變形的工藝方法研究分析

根據(jù)上述關(guān)于薄板件切削加工變形的相關(guān)分析，可以知道在薄板件切削加工過(guò)程中會(huì)存在變形，而有效的應(yīng)對(duì)措施有利于控制薄板件變形，有利于最大程度上的減少變形的發(fā)生，進(jìn)而保證薄板件切削加工質(zhì)量。

2.1 要科學(xué)合理選擇材料狀態(tài)與材料紋向

薄板件切削加工材料的選擇非常重要，科學(xué)合理的選擇薄板件加工材料，有利于有效控制薄板件切削加工中的變形，保證薄板件切削加工質(zhì)量。一般薄板件切削加工選用的材料都為鋁板以及軋制板，軋制板本身在加工過(guò)程中就會(huì)收到供應(yīng)狀態(tài)的影響。而軋制板的供應(yīng)狀態(tài)一般有R態(tài)以及CZ態(tài)，而R態(tài)的材料因?yàn)槠渥陨砭途邆浜軓?qiáng)大的軋制殘余應(yīng)力，這類(lèi)材料很容易造成薄板件切削加工中發(fā)生變形。因此在進(jìn)行薄板件切削加工材料時(shí)，要盡可能的避開(kāi)選擇R狀態(tài)材料而選擇CZ態(tài)材料，這有利于根據(jù)材料的剛性，進(jìn)而控制其在加工中的變形。另外，薄板件切削加工材料的紋向選擇至關(guān)重要。薄板件切削加工材料的紋向和加工刀具的進(jìn)給方向會(huì)影響零件的變形。材料順紋向的延伸率是比垂直紋向的延伸率更大。如果零件大尺寸方向是順紋向，再通過(guò)薄板件切削加工后因?yàn)槠浼庸け砻鏁?huì)受到刀具的擠壓和摩擦拉伸。

2.2 有效利用反應(yīng)原理進(jìn)行反復(fù)翻面銑削

薄板件切削加工中要善于利用反應(yīng)原理對(duì)薄板件切削面進(jìn)行反復(fù)翻面銑削，進(jìn)而有效控制薄板件切削加工中的變形。一般如果所需零件和原材料的厚度比較接近時(shí)，對(duì)薄板件銑削一面，會(huì)產(chǎn)生比較大的變形，不利于薄板件切削加工中的變形控制。且由于已加工的薄板件切削面比對(duì)應(yīng)面出現(xiàn)的拉長(zhǎng)是呈不同程度的上供變形的，所以要在薄板件切削面利用相對(duì)合適的切削量進(jìn)行加工，雖然還是會(huì)有一定幅度的表面擴(kuò)張，但是有利于有效減少甚至規(guī)避變形發(fā)生?？茖W(xué)合理的薄板件切削加工方法，有利于讓薄板件在加工一面后，把已加工面向墊鐵工件貼緊，進(jìn)而讓工件的材料的全長(zhǎng)夾緊在虎鉗里，在對(duì)工件進(jìn)行敲打，這有利于將薄板件切削加工中的變形控制在可接受范圍之內(nèi)。要科學(xué)合理的選擇薄板件切削材料，控制好切削的量，然后松開(kāi)虎鉗，則薄板件加工的兩面都會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)變的作用力而形成相對(duì)平行的狀態(tài)。薄板件切削加工過(guò)程中，不管是處于加工的粗銑階段還是相對(duì)精細(xì)銑階段，都要重視利用反應(yīng)原理對(duì)薄板件進(jìn)行反復(fù)銑削。

2.3 重視薄板件切削加工過(guò)程中的退火

要最大限度的減小薄板件切削加工的變形，要把薄板件切削加工中的銑削過(guò)程分為粗銑、半精銑以及精銑三個(gè)重要階段。在薄板件進(jìn)行粗銑削后，因?yàn)槠溷娤鞯男时容^高，所以可能造成原材料組織被破壞，進(jìn)而形成較大的內(nèi)應(yīng)力以及變形幅度，所以要對(duì)經(jīng)過(guò)粗銑削階段的薄板件進(jìn)行退火，這有利于材料恢復(fù)原有材料彈性，進(jìn)而有效控制應(yīng)力，保證后續(xù)加工效益。一般薄板件的鋁合金材料的退火溫度宜控制在100℃。對(duì)生產(chǎn)周期相對(duì)較長(zhǎng)的薄板件，在經(jīng)過(guò)粗銑削階段后，可以將薄板件放置幾天，這有利于其內(nèi)應(yīng)力自然釋放，然后在進(jìn)行后續(xù)加工。通常半精銑削和精銑削要區(qū)分開(kāi)來(lái)，不能一次就裝夾完成要拆卸后重新裝夾，這有利于薄板件切削加工中的變形控制。

2.4 重視人工校正變形

薄板件切削加工過(guò)程中，有的加工材料或是經(jīng)粗加工后的材料會(huì)發(fā)生一定變形，這個(gè)可以充分發(fā)揮人工校正變形作用。首先，對(duì)于相對(duì)較小的薄板件，可以利用直尺進(jìn)行檢查其平面凹凸的狀況，可以把薄板件凹平面墊在有膠布的墊鐵上，然后利用木榔頭進(jìn)行敲擊，這過(guò)程中要重視力度的控制。一般零件會(huì)受力恢復(fù)，然后會(huì)反彈，但是比進(jìn)行人工校正前，大有好轉(zhuǎn)。對(duì)于那些還沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工程序就發(fā)生比較大變形的薄板件，單純利用人工校正是不夠的，可以借助壓力機(jī)進(jìn)行有效校正，但是在校正過(guò)程中必須要選擇科學(xué)合理的支點(diǎn)以及受力點(diǎn)。對(duì)于那些經(jīng)過(guò)精加工后的零件變形情況，也可以利用壓力機(jī)進(jìn)行變形校正，但是需要有經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行操作。一般人工校正變形可以有效校正薄板件切削加工中的變形，但是人工校正對(duì)操作工的要求較高，其要求校正操作工有較高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，且具備一定的經(jīng)驗(yàn)。另外，人工校正是適合較少的薄板件切削加工，不適合批量生產(chǎn)。

2.5 可以選用模具實(shí)施熱校平

一般人工校正是在室內(nèi)溫度下對(duì)薄板件切削加工中的變形進(jìn)行校正的，但實(shí)際上有的薄板件切削加工中的變形抗力也非常大，即使進(jìn)行人工校正，也很難讓其恢復(fù)平整度。熱校平主要是指把需要校平的材料加熱到金屬能夠再次結(jié)晶溫度以下的相對(duì)適宜的溫度，這過(guò)程中因?yàn)椴牧献冃慰沽?huì)隨著溫度的不斷升高而下降，所以只要施加很小的外力，則讓板材料內(nèi)部的各層的纖維組織達(dá)到一致，就可以達(dá)到校平的目的。另外，如果材料的組織未發(fā)生改變，材料的機(jī)械性能不會(huì)大幅度降低，薄板件切削加工質(zhì)量能有效保證。熱校平的工藝實(shí)施過(guò)程中可以把很多個(gè)薄板件疊加，然后將其裝入模具，然后讓上壓力機(jī)加壓到平直，讓薄板件切削加工中的變形得到有效控制。選用熱校平工藝進(jìn)行變形校正時(shí)，要注意科學(xué)合理的裝夾模具，讓模具材料屈服極限比薄板件熱校平的抗力較高，只有施加比較大的校平壓力，則模具的結(jié)構(gòu)可以讓薄板件的平面貼緊，對(duì)于有腔體的零件模具，校平面可以制成和零件平面凹凸相對(duì)。其次，要注意控制熱校平的溫度。熱校平溫度是金屬再結(jié)晶溫度之下的某一溫度，一般熱校平溫度愈高，薄板件的平面度就愈高，但是薄板件材料的抗拉強(qiáng)度會(huì)降低，所以熱校平溫度要綜合考慮平整度和材料拉抗強(qiáng)度兩者的平衡性。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，薄板件切削加工中的變形問(wèn)題，可以采取有效措對(duì)變形進(jìn)行有效控制或規(guī)避。要根據(jù)薄板件切削加工中實(shí)際變形情況選擇相應(yīng)的措施應(yīng)對(duì)。如果碰到變形控制特別困難的零件，要重視優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以確保薄板件切削加工質(zhì)量。

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