1、加工后應力變形
加工后,零件本身存在內應力,這些內應力分布是一種相對平衡的狀態,零件外形相對穩定,但是去除一些材料和熱處理后內應力發生變化,這時工件需要重新達到力的平衡所以外形就發生了變化。解決這類變形可以通過熱處理的方法,把需要校直的工件疊成一定高度,采用一定工裝壓緊成平直狀態,然后把工裝和工件一起放入加熱爐中,根據零件材料的不同,選擇不同的加熱溫度和加熱時間。熱校直后,工件內部組織穩定。此時,工件不僅得到了較高的直線度,而且加工硬化現象得到消除,更便于零件的進一步精加工。鑄件要做到時效處理,盡量消除內部的殘余應力,采用變形后再加工的方式,即粗加工-時效-再加工。
對于大型零件要采用仿形加工,即預計工件裝配后的變形量,加工時在相反的方向預留出變形量,可有效的防止零件在裝配后的變形。
2、工件裝夾時造成的變形
工件裝夾時,首先要選擇正確的夾緊點,然后根據夾緊點的位置選擇適當的夾緊力。因此盡可能使夾緊點和支撐點一致,使夾緊力作用在支撐上,夾緊點應盡可能靠近加工面,且選擇受力不易引起夾緊變形的位置。
當工件上有幾個方向的夾緊力作用時,要考慮夾緊力的先后順序,對于使工件與支撐接觸夾緊力應先作用,且不易太大,對于平衡切削力的主要夾緊力,應作用在最后。
其次要增大工件與夾具的接觸面積或采用軸向夾緊力。增加零件的剛性,是解決發生夾緊變形的有效辦法,但由于薄壁類零件的形狀和結構的特點,導致其具有較低的剛性。這樣在裝夾施力的作用下,就會產生變形。
增大工件與夾具的接觸面積,可有效降低工件件裝夾時的變形。如在銑削加工薄壁件時,大量使用彈性壓板,目的就是增加接觸零件的受力面積;在車削薄壁套的內徑及外圓時,無論是采用簡單的開口過渡環,還是使用彈性芯軸、整弧卡爪等,均采用的是增大工件裝夾時的接觸面積。這種方法有利于承載夾緊力,從而避免零件的變形。采用軸向夾緊力,在生產中也被廣泛使用,設計制作專用夾具可使夾緊力作用在端面上,可以解決由于工件壁薄,剛性較差,導致的工件彎曲變形。
3、工件加工時造成的變形
工件在切削過程中由于受到切削力的作用,產生向著受力方向的彈性形變,就是我們常說的讓刀現象。應對此類變形在刀具上要采取相應的措施,精加工時要求刀具鋒利,一方面可減少刀具與工件的摩擦所形成的阻力,另一方面可提高刀具切削工件時的散熱能力,從而減少工件上殘余的內應力。
例如在銑削薄壁類零件的大平面時,使用單刃銑削法,刀具參數選取了較大的主偏角和較大的前角,目的就是為了減少切削阻力。由于這種刀具切削輕快,減少了薄壁類零件的變形,在生產中得到廣泛的應用。
在薄壁零件的車削中,合理的刀具角度對車削時切削力的大小,車削中產生的熱變形、工件表面的微觀質量都是至關重要的。刀具前角大小,決定著切削變形與刀具前角的鋒利程度。前角大,切削變形和摩擦力減小,但前角太大,會使刀具的楔角減小,刀具強度減弱,刀具散熱情況差,磨損加快。所以,一般車削鋼件材料的薄壁零件時,用高速刀具,前角取6°~30°,用硬質合金刀具,前角取5°~20°。
刀具的后角大,摩擦力小,切削力也相應減小,但后角過大也會使刀具強度減弱。在車削薄壁零件時,用高速鋼車刀,刀具后角取6°~12°,用硬質合金刀具,后角取4
~12°,精車時取較大的后角,粗車時取較小的后角。車薄壁零件的內外圓時,取大的主偏角。正確選擇刀具是應對工件變形的必要條件。
加工中刀具和工件摩擦產生的熱量也會使工一、合理選擇切削用量
對于高效率的金屬切削加工來說,被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。切削條件的三要素:切削速度、進給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高,刀尖溫度會上升,會產生機械的、化學的、熱的磨損。切削速度提高20%,刀具壽命會減少1/2。
進給條件與刀具后面磨損關系在極小的范圍內產生。但進給量大,切削溫度上升,后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進給量大,但在微小切深切削時,被切削材料產生硬化層,同樣會影響刀具的壽命。用戶要根據被加工的材料、硬度、切削狀態、材料種類、進給量、切深等選擇使用的切削速度。最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎上選定的。有規則的、穩定的磨損達到壽命才是理想的條件。然而,在實際作業中,刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質量、切削噪聲、加工熱量等有關。在確定加工條件時,需要根據實際情況進行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說,可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。
二、合理選擇刀具
1、粗車時,要選強度高、耐用度好的刀具,以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。
2、精車時,要選精度高、耐用度好的刀具,以保證加工精度的要求。
3、為減少換刀時間和方便對刀,應盡量采用機夾刀和機夾刀片。
三、合理選擇夾具
1、盡量選用通用夾具裝夾工件,避免采用專用夾具;
2、零件定位基準重合,以減少定位誤差。
四、確定加工路線
加工路線是指精密數控車床、CNC數控車床加工過程中,刀具相對零件的運動軌跡和方向。
1、應能保證加工精度和表面粗糙要求;
2、應盡量縮短加工路線,減少刀具空行程時間。
五、加工路線與加工余量
CNC數控車床廠家加工還未達到普及使用的條件下,一般應把毛坯上過多的余量,特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時,則需注意程序的靈活安排。
六、夾具安裝要點
目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現的,液壓卡盤夾緊要點如下:首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽,卸下拉管,并從主軸后端抽出,再用搬手卸下卡盤固定螺釘,即可卸下卡盤。件變形,因此在很多時候選擇高速切削加工。在高速切削加工中,由于切屑在較短時間內被切除,絕大部分切削熱被切屑帶走,減少了工件的熱變形;其次,在高速加工中,由于切削層材料軟化部分的減少,也可減少零件加工的變形,有利于保證零件的尺寸、形狀精度。另外,切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液對提高刀具的耐用度和加工表面質量、加工精度具有重要作用。因此,在加工中為防止零件變形必須合理使用充分的切削液。
加工中采用合理的切削用量是保證零件精度的關鍵因素。在加工精度要求較高的薄壁類零件時,一般采取對稱加工,使相對的兩面產生的應力均衡,達到一個穩定狀態,加工后工件平整。但當某一工序采取較大的吃刀量時,由于拉應力、壓應力失去平衡,工件便會產生變形。
薄壁零件車削時變形是多方面的,裝夾工件時的夾緊力,切削工件時切削力,工件阻礙刀具切削時產生的彈性變形和塑性變形,使切削區溫度升高而產生熱變形。所以,我們要在粗加工時,背吃刀量和進給量可以取大些;精加工時,刀量一般在0.2~0.5mm,進給量一般在0.1~0.2mm/r,甚至更小,切削速度6~120m/min,精車時用盡量高的切削速度,但不易過為高。合理選擇好切削用量,從而到達減少零件變形的目的。
4、工件的材質和結構會影響工件的變形
變形量的大小與形狀復雜程度、長寬比和壁厚大小成正比,與材質的剛性和穩定性成正比。所以在設計零件時盡可能的減小這些因素對工件變形的影響。尤其在大型零件的結構上更應該做到結構合理。在加工前也要對毛坯硬度、疏松等缺陷進行嚴格控制,保證毛坯質量,減少其帶來的工件變形。