敞口深腔铝件的加工工艺分析

冯能

摘 要：本研究通过深入研究敞口深腔铝件加工工艺，分析出在铝件加工过程中存在断刀、粘刀以及小倒角这些问题，从这些问题出发，结合敞口深腔铝件加工的特点，提出解决上述问题的建议与意见，重点阐述了敞口深腔铝件的加工工艺流程，以期优化高速加工的工艺参数。

关键词：敞口深腔铝件；加工过程；工艺参数

1 敞口深腔铝件的结构特点

铝合金材质的敞口型腔零件，具有型腔深、内壁弧度小的特点。为了制作敞口型深腔铝件，大多数人认为最好的加工方案是在加工过程中通过特殊方法对敞口型腔进行铣削，在实际工作中，这样的理想化方法仍旧存在很多严重影响铝件质量的问题。

（1）出现的问题。1）铝件加工要求深度过高，使得加工工具很容易损坏；2）需要加工的铝件加工工艺复杂，铝件的型腔结构亦复杂难于加工，故加工过程对刀具 的选择要求较高；3）对铝件进行加工工作时，由于打磨温度过高，铝件易发生高温融化，刀具很容易因粘上原料失去其原本的灵敏度。

（2）原因分析。大直径刀具在开粗阶段用起来比较适合，主要原因是其型腔比较深，刚性相对于其他时候也处于比较好的状态，所以此时用大直径刀具就可以去除大半的多余材料；但是一旦面临半精加工时，大直径刀具就会受到很大的限制，如果刀具延伸的过于长，在切削过程中，就会显得刚性不够，而如果刀具延伸的过于短，就会与刀夹产生碰触与摩擦。相反，如果使用小直径刀具进行粗加工，就会明显感受到刀具受到的切削力度较大，很容易出现弹刀的现象。除此之外，由于铝这种金属本身质地比较柔软，所以在加工过程中，很容易出现因摩擦力加大而有所融化的现象，这种情况下，刀具会很容易粘上原料。

（3）解决方法。经过多次实验研究，本文认为解决上述问题的对策是--将高速加工机床与加长刀柄配合起来使用。但这种方法也有其明显的优缺点，优点是工作效率比较高、加工精度和加工质量很好、可以以此形成形；但是缺点则是加工成本较高，对操作人员的技术要求比较高。所以，在采用此方法时，应该综合现实情况再做决定。

2 高速铣削加工工艺

2.1 型腔加工工艺分析

（1）机床的选择。设备名称：EMCO FAMUP LINEARMILL600 HD高速加工中心，配备系统：SINUMERIK 840D，主要技术参数：X轴行程600mm，Y轴行程500mm，Z轴行程500mm，X-Y-Z技术：直线电机，X-Y-Z快速移动：60m/min，转速范围：20000rpm，分辨率：0.001mm。该机床转速范围较之于普通机床高出很多倍，这一特点非常有利于进行高速加工的操作.

（2）工序划分。型腔加工的工艺流程既复杂又严密，所以，在实际工作中，对铝件进行加工时，应该严格按照要求的标准工艺流程进行工作，值得关注的核心点是，在进行铝件加工时，一定要注意刀具的选择，尽量挑选物美价廉、硬度足够要求的刀柄，以及长度够长、灵敏度够好的刀具，更加该关注刀具的切削参数以及型号选择。

（3）刀具及刀柄的选择。刀具的选择：可以进行告诉切割铝合金材料的刀具主要是由刚性较好的硬质合金制造而成，它的制作方法是将碳化物与金属粘接剂混合在一起，用粉末冶金的方法冶炼而成。制造这种刀具还有最重要的一步，就是给制作好的刀具进行涂层处理，这主要是为了延长刀具的寿命。综合考虑经济性和加工型两方面因素，切割工具的最好选择是半精加工和精加工的涂层刀具其尺寸分别为φ4X50mm和φ2X50mm。

刀柄的选择：HSK-63A刀柄由瑞士制造，其最佳的转速范围为0～30000r/min，这种刀柄比较适合与敞口深腔铝件的加工制作过程。除此之外，一般企业通常会每隔一周活两周对刀柄进行一次平衡性的调试，以便维持刀具的精度。

（4）切削用量的确定。在型腔的加工过程中，合理的工艺参数是非常重要的，不能只为高速加工而一味的提高速度，在加工过程中遇到直角拐弯的情况或者是加工对象结构比较复杂的情况时，切记不可忽略加工精度和合理性的重要性。

2.2 型腔造型及加工

型腔造型相对来说比较容易，本研究的重点是分析型腔加工的主要工艺流程以及需要注意的方面。

（1）加工策略分析。一次性粗加工法和阶梯加工法比较适合形状和结构都很复杂的零件，如果采取精细加工，则比较容易由于受力的不均匀性而导致零件表面凹凸不平，影响工艺品的销售。以上介绍的方法都是比较适用于粗大而且不是非常细致的工艺品之上的，此类方法通过最简单的刀具，按照工艺品的纹路以及高度，均匀发力，就可以制造出光滑细腻的工艺品。而高速切削加工缩短时间的主要方法就是针对造型精致、工艺复杂、要求水平高的工艺品而言的，它的主要工艺流程就是第一步进行些微、少许的切磨，去除表面的杂质，第二部进行大刀阔斧的轮廓切割，大胆去除铝件多余的部分，停刀之后就出现工艺品的大致轮廓，第三步就是精细雕琢以及加工，最后一步工作量比较大，需要的是真功夫，静下心来旁无一物的进行高认真度的创作、模仿工作，为工艺品继续添加价值，如此重复坚持，就会得到完美无瑕的工艺品。也能够由此感受到加工工艺的复杂与其中奥妙，保持零件的刚性和美感。

（2）加工过程。作为型腔加工的三个必不可少的阶段，三者之间是相辅相成、共同进步的整体。而粗加工、半精加工、精加工都是整个工作中很重要的一部分。

粗加工就指的是，好比雕刻一件雕像，在你面前原料是一块石头，粗加工就指的是，大刀阔斧的将石头上多余的部分大胆剔除掉，完成第一步的主要工作。其余地方再换上其他的刀具进行半精加工的补充与完善。

半精加工，即二次开粗：半精加工也就是针对局部小圆弧的深加工。走外形是半加工最常采用的方式，即以Z字形向下迂回加工，此过程应注意把握加工的工作量，以便给精加工留下一定的余地。

精加工指的是在精加工过程中，主要是完成半精加工留下的工作，采用外形铣削的方法，Z字形向下进行多次铣削，完成最终的工艺加工流程。需要注意的是精加工时应该R刀

3 结论

本文讲述了如何正确利用高速加工的方法，解决在进行铝件加工时采用高速加工解决敞口深腔铝件加工的问题。首先，依据大量数据分析，得出问题出现的主要情况，包括主要原因，然后在实践中找寻出解决办法，最后针对型腔的加工工艺及加工过程分析，提出工艺参数合理性的重要性，以期相关人士在实践中能够加强对这方面的研究。

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