复杂型腔铝合金零件在数控机床中的加工

任德宝

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

随着时代的快速发展，我国各个行业都开始进行了改革和优化，近年来铝合金材料在机械制造行业中取得了不可替代的地位，同时也被广泛的应用，在复杂型腔的铝合金材料加工中，数控机床的切削速度、冷却液的使用都会对零件精度造成影响，对此相关工作人员要提升观念，分析加工的步骤，找出出现的原因，改进现有方式，为之后行业发展奠定基础。

1 数控机床简介及特点

在实际生产过程中想要提升复杂型腔铝合金零件的加工时效性和质量，必须根据零件的使用情况和生产的类型等有针对性的提升加工方式，合理使用数控机床来进行加工。在数控机床生产复杂型腔铝合金零件的过程中，根据其自身的加工轴位置可以将其分为以下几个类型：立式数控机床、卧式数控机床及转换式数控机床，同时在此过程中相关人员也要根据铝合金零件的生产需求、零件加工后的应用方向、需要的生产加工标准及质量精度有针对性的进行选择，减少生产过程中拆卸、换刀等浪费时间的步骤，提升复杂型腔铝合金零件的加工时效性，为提升数控机床使用效率奠定基础，对此具体内容如下[1]。

1.1 立式数控机床

在复杂型腔铝合金零件的生产过程中，立式数控机床能有效的针对零件侧面及外形的特点不同，有针对性的进行加工。此外，立式数控机床的主轴是垂直于工作台，其能通过自身的旋转轴，切实的实现五轴、四轴的共同加工，同时还能有效的完成钻削、螺纹等更复杂的加工程序。立式数控机床也能有效的定位和装夹复杂性腔铝合金零件的生产过程，非常适合板盘类型的复杂零件加工，但在使用此类方式进行生产时因其自身的立柱高度有限，所以针对箱体类型的加工相比较弱。

1.2 卧式数控机床

在生产中应用卧式数控机床能有效地实现多个类型零件腔面加工和多轴联动，此类方式也较多地应用在特殊箱体零件和复杂型腔铝合金零件的生产中。卧式数控机床多带有回转工作台，一般都是三个坐标带动一个回转坐标，此类技术也能让其在加工中完成多种面腔的施工作业，也能开展多坐标的联动作业，但这里需要注意其不能和零件底面及顶面一同作业。在进行复杂型腔铝合金零件加工时应用卧式数控机床，还能在加工过程中进行零件的装卸，提升工作的效率。

1.3 转换式数控机床

在使用数控机床加工复杂型腔铝合金零件过程中，应用转换式数控机床加工方式能有效地实现多面同时加工，相比其他两种数控机床，转换式数控机床具有独特的加工优势。此外，在实际生产加工中转换式数控机床也能有效的降低生产的装卡性，提升加工质量和时效，但因其设备购买价格较高，也成为了大多生产企业在购买时不考虑的设备之一[2]。

2 铝合金零件在数控机床加工中的工艺及方式分析

2.1 铝合金材料工艺及加工方式

在数控机床加工复杂型腔铝合金零件过程中，对于铝合金材料的选择是较为重要的。具体来说铝合金材料的主要组成元素是A1，此类材料的沸点大约在2060℃左右，熔点在600℃左右，相比其它金属合金，铝合金材料的密度较小，导热能力较强[3]。在实际数控机床加工过程中，使用铝合金材料时设备的切削力度较低，相比其它材料加工时切削力较大的情况，其能在一定程度上降低积削瘤的出现，提升零件加工质量。同时，使用铝合金材料制作出的零件其导热性较强，这就要求相关人员要在数控机床切削过程中选取适当的冷却方式和刀具材料来降低温度，提升产品的质量。

由于铝合金合金材料制作出的零件硬度相比其它材质零件较小，变形几率较大，所以怎样解决变形问题是较为重要的，相关人员要积极分析加工步骤，缓解零件的夹紧力，减小加工振动对零件变形的影响，让其在加工中始终保持松弛的状态，有效的节约能耗、缩短产品周期，降低生产成本，提高产品精度，也可以使用人工冷校对方式对加工的零件成品进行矫正，通过外力来降低零件的内部压力，从而有效的消除变形的情况。

2.2 数控机床的工艺及加工方式

在复杂新腔铝合金零件加工过程中，想要有效地提升零件的加工质量和精度，必须首先重视数控机床的选择，数控机床的种类很多，主要有数控铣床、数控车床、加工中心等，在实际生产加工时相关人员要根据铝合金零件的应用标准和应用方向合理地选择数控机床的类型，特别是对于复杂型腔零件的生产，相关工作人员要仔细分析数控机床的加工轴数量、生产零件的尺寸等有针对性地在卧式、立式及转换式数控机床中进行选择。

此外在开展复杂型腔铝合金零件加工时，要根据零件的特点，优化加工和装夹工艺，设计适用于多类型的腔面零件的加工方式，降低换刀的次数及装夹次数，以此提升产品的质量，充分地发挥出数控机床的优势。如使用卧式数控机床时，其主轴相比其它数控机床较为平衡，可以有效地实现多轴联动加工，适合生产箱体累的零件；而对于立式数控机床，其主轴是垂直的，可以有效地解决零件内外腔的加工，同时其能通过旋转实现五轴共同运转；立式数控机床可以在装夹工作中实现铝合金零件的五面加工，更加适合复杂零件的生产。

2.3 复杂型腔加工方式及工艺

使用数控机床加工复杂型腔铝合金材料时，要根据铝合金零件的使用情况合理选择不同的加工方式，控制复杂型腔零件的壁厚，将其控制在20mm左右。其次在面对装夹工作时要使用压板压边的方式，给零件留出一些余量，在此过程中相关人员可以在零件的底部加装垫子，降低加工振动对零件质量造成影响[4]。在开展装夹工作时要一次性的加工出零件的四个面，以便提升零件的精度。

针对只需要加工内腔的零件，其大多只有几个面，相关工作人员可以选择带有削刀的设备，减少工序流程，降低工作时间，同时还可以使用螺旋进刀的方式提升铝合金零件的生产时效性。对内外腔都需要加工的零件，相关工作人员要注意，在开展装夹工作时要将零件自身的内外轮廓一同进行加工，以便确保零件内外轮廓的精度，提升生产加工的质量，为零件的后续使用奠定基础。

3 提升数控机床复杂型腔铝合金零件加工的方式

3.1 对不需要开粗曲面的加工

在数控机床加工复杂型腔铝合金零件过程中，针对不需要开粗曲面的零件，我们可以直接从其外部进入，降低平底刀层切粗的工作步骤，同时也可以在需要加工的铝合金零件的侧面使用刀刃走刀，以此就能轻易地开展切入，但在此过程中相关人员需要注意，在开展切入过程中必须要留出0.1mm到0.2mm的间距，进入的效率要保证在每秒五千转左右，且为了避免切削过大的情况出现，其可以根据编程软件对数控机床进行调整，确保切入的力度。

3.2 对于铝合金零件内外腔的加工

在数控机床加工复杂型腔铝合金零件时，针对装夹技术要求要使用压边的方式预留出零件加工后的长度，降低加工过程中出现的震动，在此过程中需要注意，尽量一次性地完成铝合金零件内外腔的加工，确保零件的尺寸和位置及精密度符合客户需求。也可以使用新型材料的刀具，优化加工工艺，节省加工时间，提升加工的质量和时效性。最后对内外腔都需要加工的铝合金零件，在进行装夹步骤时相关人员要注意一次性加工出零件的内外轮廓，以此确保零件的位置和尺寸精准度。

3.3 偏置刀轨实现多零件加工

在数控机床加工复杂型腔铝合金零件过程中，使用偏置刀轨加工方式能有效的提升铝合金零件的加工质量及时效性。此类加工有两种方式，具体内容如下：首先就是直接在数控机床上设置编程数据，实现偏置刀轨加工方式[5]。其次就是设定一个单独的编程数据，随后输入数控机床自带的软件中，来实现多种偏置刀轨加工方式。总体来说不论使用哪个步骤，相关人员都需要确保零件加工过程出现的偏置距离和编程软件上展现的是一致的。

4 实际加工中对于装卡设计运用及切削参数的选择

4.1 装夹设计与使用

在复杂型腔铝合金零件加工过程中，相关人员必须针对零件的使用方向、生产数据等有针对性的设计装卡工序，同时根据铝合金零件的使用方向、生产标准等合理地选择数控机床的类型，且在此过程中相关人员也要考虑每个零件适用性及装卡过程中变形、过量等问题，找出可能出现的原因，并制定有效地解决方式，提升零件加工的精密度和时效性。

4.2 实际加工中对零件切削时参数选择

在加工复杂型腔铝合金零件时，根据数控机床的特点和零件的使用情况、标准及机床自身切削刀具的规格等，合理选择数控机床主轴转速、进给速度及切削用量等参数，在实际加工中还要根据现场情况，数控机床的速度极限及铝合金零件加工的精度和尺寸范围等合理选择数控机床主轴转速、进给速度及切削用量等参数。

5 结束语

由此可见，想要利用先进的数控机床有效地提升复杂型腔铝合金零件的加工精度和质量，必须做好零件加工前的优化和准备工作，根据零件加工后的应用情况，有针对性地设计和优化型腔，选择适合的数控机床，提高加工精度和质量。转变观念，充分考虑零件加工中可能遇到的技术和实际问题，制定应对方案，提升复杂型腔铝合金零件的加工质量。