有色金屬等易變形薄板的加工工藝分析

單東亮 齊志茹

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加工制造業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步，在加工制造業(yè)中，加工有色金屬是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。然而在有色金屬的加工中，很容易碰到易變形的薄板，這種薄板在加工的時(shí)候很容易出現(xiàn)問(wèn)題，傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)滿足不了這種性質(zhì)的材料的加工要求。文章對(duì)有色金屬等變形薄板的加工工藝進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：有色金屬；易變形薄板；加工工藝；加工制造業(yè)；裝夾；刀具 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH16 文章編號(hào)：1009-2374（2016）17-0066-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.031

在加工制造業(yè)中，有色金屬是材料中的重要組成部分，而且很多有色金屬都是材質(zhì)比較柔軟的，特別是在加工有色金屬中易變形薄板零件的時(shí)候，運(yùn)用傳統(tǒng)的加工方法和工藝很容易使材料在高強(qiáng)度下發(fā)生變形，因此為了保證其形狀，在加工的過(guò)程中一般采用傳統(tǒng)銑削方法，在小刀量以及反復(fù)銑削、穿插時(shí)效處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工。然而，在加工易變形薄板零件的時(shí)候，如果有嚴(yán)格的深度和尺寸要求，那么就不能再使用這種傳統(tǒng)的加工方法了，因?yàn)樗鼘?duì)光潔度、平面度有很高的技術(shù)要求，傳統(tǒng)的方法很容易造成面上槽的深淺尺寸不一樣的現(xiàn)象，雖然使用傳統(tǒng)的方法，可以有效地遵守圖樣的要求，但它卻有著十分低下的加工效率。

1 專屬的加工工藝

要想保證有色金屬等易變形的薄板的加工質(zhì)量，就要求加工者在眾多的實(shí)踐中，逐漸對(duì)材料應(yīng)力的變形規(guī)律進(jìn)行掌握，從中不斷思考和探索出獨(dú)特的、而且更加高效的加工工藝。

比如說(shuō)加工薄板形零件4140-0.14mm×26700.14mm×

60-0.06mm，加工步驟主要有五步：

1.1 裝夾

第一步就是選擇合適的機(jī)床，機(jī)床的選擇以工件大小為基礎(chǔ)，然后按照規(guī)定尺寸來(lái)銑零件的四周，不僅如此，保證裝夾兩側(cè)面尺寸平行是很重要的，此外，還要保證一次完成裝夾。然后要選擇具有適中高度、寬一些的墊鐵，當(dāng)然也少不了大號(hào)虎鉗，從而保證零件底面與墊鐵之間的接觸面積足夠大，進(jìn)而有利于減少因裝夾而在切削過(guò)程產(chǎn)生的振動(dòng)。

1.2 刀具

在裝夾之后，就要對(duì)刀盤進(jìn)行選擇，選擇適合的直徑，如果被加工面的寬度大于所選用的刀盤的直徑，這個(gè)時(shí)候可以采用彎形刀頭，這種彎形刀頭具有很大的直徑，它可以一次性削過(guò)大面，節(jié)省了時(shí)間和次數(shù)，提高了效率。此外，還要為材料的加工準(zhǔn)備兩把刀頭，在此基礎(chǔ)上采用節(jié)梯對(duì)刀法，這種方法要保證前后兩個(gè)刀頭的粗細(xì)，前者要粗削，后者要精削，這樣的安排不僅可以有效地增加刀的深度，更重要的是有效地保持了刀盤平衡，從而減少主軸以及床身的振動(dòng)幅度，最重要的是這種方法可以有效地提高所加工零件表面的光潔度。

在刃磨刀具的時(shí)候有四點(diǎn)需要注意的事項(xiàng)：

第一，為了保證切削的鋒利，所以要盡量加大前角，鋒利的刀頭可以快速地切削，從而盡可能地減小工件形狀的變化。

第二，除了加大前角，還要加大后角，這樣做的目的主要是減少工件削面、后刀面之間的摩擦力度。

第三，為了保證材料的形狀，減少變形，可以增大正刃的傾角，從而保持切削的穩(wěn)定和平穩(wěn)性。

第四，要想最大限度地減小阻力，必須增加刀具的其他幾何角度，還可以采用修光刃，從而提高加工材料的表面的光潔度。

1.3 裝夾過(guò)程

在墊好相應(yīng)的墊鐵之后，用裝夾將加工零件夾緊，與此同時(shí)要調(diào)整好刀盤上兩把刀的刀頭的上下以及前后之間的距離，把握好不同加工需求下兩把刀之間的距離，比如說(shuō)0.2mm是粗、精加工之間的距離差。

在加工的過(guò)程中，不需要敲平高削第一個(gè)面的裝夾工件，讓墊鐵上的工件保持一種自然的狀態(tài)，然后要逐漸夾緊虎鉗，從而幫助材料釋放讓?xiě)?yīng)力；之后，加工零件的第二個(gè)面，為了使零件的薄厚程度呈現(xiàn)一致性，必須對(duì)第二個(gè)面用木榔頭進(jìn)行敲平，進(jìn)刀的深度大概為1mm，從而把零件進(jìn)行削減，削到8mm厚。此后，還要用同種方法，把兩面再削掉0.7mm，而且在這個(gè)過(guò)程中需要用工具木榔頭，用它對(duì)削面進(jìn)行敲擊，直至敲平，此外，要想使零件的兩面處于平行的狀態(tài)，就需要將墊鐵貼平零件的底面。在高削4次后，零件的厚度變成了6.6mm，在這個(gè)過(guò)程中，0.3mm是每個(gè)面距的最終尺寸。

在這個(gè)切削的過(guò)程中，不僅加大了吃刀深度、提高了轉(zhuǎn)速、還增加了進(jìn)給量，在這種情況下，零件會(huì)產(chǎn)生一些一面凹一面凸的變形現(xiàn)象，主要是因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中，它們受到了切削力、內(nèi)應(yīng)力的影響，然而從零件的本身來(lái)說(shuō)，它具有均勻的薄厚尺寸。

1.4 加工內(nèi)腔

要在凹面劃線摳制零件的形狀及槽等，此外還要保留2mm的筋。在對(duì)單面槽加工的時(shí)候，要直接將零件放在機(jī)床的床面上，與此同時(shí)還要直接用壓板裝夾，然后開(kāi)始加工正中的槽，在此基礎(chǔ)上，按照對(duì)角交叉的順序，來(lái)對(duì)靠邊緣的槽進(jìn)行加工，此外，2次完成分粗、精銑。如果加工的零件有很大的面，這個(gè)時(shí)候可以利用移動(dòng)壓板，將被加工槽的臨近處進(jìn)行固定，在加工完所有的槽、內(nèi)腔等零件之后，就會(huì)極大地改善兩面凹凸現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因就是，在加工材料中的槽、內(nèi)腔的時(shí)候，要將切削產(chǎn)生的應(yīng)力利用起來(lái)，將材料本身的應(yīng)力抵消掉了。此時(shí)，還可以對(duì)零件進(jìn)行校平，從而給精削打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為零件各項(xiàng)技術(shù)要求提供保證。在高削及摳制的基礎(chǔ)上，充分釋放了材料本身的應(yīng)力，而且零件厚度變小了，僅為6.6mm，此外底面的厚度也比較小，只有2.3mm，這種情況下，就很容易對(duì)其進(jìn)行校平了。在校平的時(shí)候，主要使用的壓力機(jī)、臺(tái)鉆，要充分利用鉆床上的上下滑動(dòng)主軸，給工件施加壓力；此后，還要利用墊塊，將其墊在工件的兩側(cè)，然后再在上面的中件處加上墊塊，使凸面朝上，在相關(guān)原理的支持下，將工件校平。最后還要進(jìn)行一次熱處理，從而消除加工、校平過(guò)程中的應(yīng)力，為之后的精削加工工藝奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.5 精削

精削是整個(gè)加工工藝中的最后一步，在進(jìn)行這個(gè)步驟之前，第一步就要磨利刀頭，并將刀頭之間的距離進(jìn)行調(diào)整，使前后的刀頭之間的上下距離保持在0.05mm之間。為了使零件具有良好的性能，并使其滿足所有的技術(shù)要求，就要用橡皮泥填平零件被挖空的一面，然后用平板將其刮平，從而平復(fù)突起的筋，使其與零件形成一個(gè)平面和整體，要盡量減少高削大面時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。

第二步是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精削，將零件中比較平滑的一面接觸于機(jī)床臺(tái)面，然后在發(fā)空的地方用不同薄厚的紙墊平，然后為了高削，還要用橡皮泥黏好四周，將進(jìn)給量大致保持在0.1～0.12mm。

第三步是將加工之后一面作為基面，然后開(kāi)始加工第二面。第二面的加工的主要對(duì)象是凹的一面，通過(guò)削凹，來(lái)抵消切削力、材料本身的應(yīng)力，從而將平面度保證在0.02mm以內(nèi)。當(dāng)完成整個(gè)零件的加工之后，要完全清除槽內(nèi)的橡皮泥，在這種方法下加工出來(lái)的零件具有很好的平面度。在這種加工工藝的輔助下，所加工出來(lái)的零件與圖紙要求完全一致，然后再經(jīng)過(guò)研磨機(jī)的研磨，加工的材料的光潔度可達(dá)到達(dá)14級(jí)，猶如鏡面一般。在鍍金裝配整體零件后，不僅具有精美的外觀，而且極大地提高了工效，是原來(lái)的3～4倍。

2 實(shí)例分析

為了有效地控制材料的變形，要在粗加工零件的時(shí)候，在保證技術(shù)要求的前提下，盡量去掉多余的材料，留余量越少越好。

比如，以加工某產(chǎn)品桶罩頂面板為例，加工的主要內(nèi)容為：整個(gè)零件的尺寸是330mm×280mm×60-0.12mm；10mm厚的板材；CZ狀態(tài)；單面摳制深大小不等的槽為4mm；0.1mm是其平面度、平行度。

對(duì)這種材料進(jìn)行加工的工藝為：首先削減了2mm，剩余8mm的板材，然后在虎鉗裝夾的輔助下，將材料的四周銑削到規(guī)定尺寸，直接將板料削到6.4mm，0.2mm是每個(gè)單面留下的余量，在此基礎(chǔ)上，選擇數(shù)控銑床，摳制凹面上的4.2mm的槽。這種方法的使用不僅可以使加工出的材料與圖紙完全一致，而且可以提高加工的效率，提高工效數(shù)倍，這樣不僅可以節(jié)省時(shí)間，還最大限度地保證了加工的進(jìn)度。

然而在加工的過(guò)程中需要注意以下方面：

第一，盡量用專用的鋸料設(shè)備、鉗工排孔、銑床等，而不是用剪板機(jī)進(jìn)行下料，這樣可以保證材料的組織不被破壞，從而保持材料的形狀。

第二，在高削的過(guò)程中，需要注意的是要先加工凹的一面，特別是在形腔、槽的摳制過(guò)程中更要注意

這點(diǎn)。

第三，可以傾斜主軸的角度，這個(gè)角度越小越好，從而有效地防止高削時(shí)的帶刀現(xiàn)象，保持零件的形狀，還在可以很大程度上節(jié)省時(shí)間。

第四，以煤油作為高削、摳制過(guò)程中的潤(rùn)滑液，刷掉刀具、工件表面上的切屑，從而避免黏刀現(xiàn)象的發(fā)生，與此同時(shí)還可以有效地提高材料表面的光潔度。

3 結(jié)語(yǔ)

在加工有色金屬的時(shí)候，很容易把握不好方法，導(dǎo)致材料出現(xiàn)變形。為了改變這種狀況，就必須在不斷的加工過(guò)程中，掌握材料應(yīng)力的變形規(guī)律，從中不斷思考和探索出獨(dú)特的、而且更加高效的工藝方法，在加工的時(shí)候要充分考慮需要加工材料的特點(diǎn)以及應(yīng)力，從而控制材料的變形，提高加工出來(lái)的材料的光滑度以及平

面度。

參考文獻(xiàn)

[1] 歐光輝.有色金屬加工設(shè)備的發(fā)展與展望[J].冶金設(shè)備，1981，（3）.

[2] 馬世光.中國(guó)有色金屬加工行業(yè)運(yùn)行情況[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010，（8）.

[3] 趙躍俊.薄板類零件加工變形的解決方法[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2012，（3）.

[4] 王貴生.有色金屬等易變形薄板加工方法[J].新技術(shù)新工藝，2010，（1）.

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)螙|亮（1973-），男，遼寧葫蘆島人，中核遼寧核電有限公司工程師，碩士，研究方向：工程項(xiàng)目管理、商務(wù)管理；齊志茹（1973-），女，河北石家莊人，中核遼寧核電有限公司高級(jí)工程師，研究方向：工程項(xiàng)目管理、審計(jì)管理。

（責(zé)任編輯：王 波）