薄板件切削加工控制變形的工藝措施

周丹 成振華

摘 要：薄板在汽車、船舶、家用電器、工程機械等領域都有應用，但特殊厚度的薄板由于其在產品中批量小，且多數表層需要鍍層來將電磁屏蔽掉，定制費用較高，也很難通過鑄造等整體成型方法來加工，一般都用銑削成型的工藝法進行加工，但是銑削加工法對材料耗費大，薄板在加工過程中的變形問題較為突出，這就要重視薄板件切削加工控制變形的工藝措施的研究。筆者根據自身相關從業經驗并結合廣泛的社會實踐調查研究，就薄板件切削加工控制變形的工藝措施展開了相關探討，望能提供借鑒。

關鍵詞：薄板件切削;變形控制;應力變形;工藝措施;探討

薄板件在滿足加工需求的同時，控制其厚薄度，進而有效控制其重量。但因為薄板件批量比較小且種類繁多，其工藝措施是非常復雜的。利用銑削加工變形過程中，其刀具應該要選用立銑削刀，工藝中利用鋼板以及軋制鋁板作為工件材料。薄板件要對其厚度及加工范圍進行有效控制，一般要求加工后的厚度為1mm，加工范圍應該在200mm×200mm。用來加工的材料去除量非常大，厚度相對較薄，在加工過程中可能造成變形，如果不采取有效措施來控制變形，則很有可能造成薄板件質量不能達到需求。

1 薄板件變形過程的相關分析

薄板件平面銑削過程中造成其變形的原因有熱變形和應力變形?，F在一般用來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。根據對薄板件平面銑削加工實際來看，在其切削過程中和銑削刀具和工件相互擠壓產生了很大的摩擦力，這個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為三個區域的變形，本文是討論薄板件切削加工控制表面的變形問題，所以筆者主要討論第三變形區，并就第三變形區來說明薄板件切削加工的變形相關原理。

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有一部分金屬薄片，這造成在加工過程中不能沿著剪切面的方向移動，進而變成切屑。只能在接觸點和薄板件切削層分離開來，且在加工過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始切削后，可能造成薄板件切削平面出現后角。而已加工表面的彈性很快就會恢復，并且有一定高度，使刀具刀面和工件之間會在一定高度內發生接觸，而切削刀具和加工工件間形成的區域，稱為第三變形區。在第三變形區區域內的工件，已經加工的薄板件平面會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力，如果因為工件讓薄板件材料不能抵消變形力，就很有可能會造成上拱變形。

2 控制變形的工藝方法研究分析

根據上述關于薄板件切削加工變形的相關分析，可以知道在薄板件切削加工過程中會存在變形，而有效的應對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生，進而保證薄板件切削加工質量。

2.1 要科學合理選擇材料狀態與材料紋向

薄板件切削加工材料的選擇非常重要，科學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程中就會收到供應狀態的影響。而軋制板的供應狀態一般有R態以及CZ態，而R態的材料因為其自身就具備很強大的軋制殘余應力，這類材料很容易造成薄板件切削加工中發生變形。因此在進行薄板件切削加工材料時，要盡可能的避開選擇R狀態材料而選擇CZ態材料，這有利于根據材料的剛性，進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重要。薄板件切削加工材料的紋向和加工刀具的進給方向會影響零件的變形。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，再通過薄板件切削加工后因為其加工表面會受到刀具的擠壓和摩擦拉伸。

2.2 有效利用反應原理進行反復翻面銑削

薄板件切削加工中要善于利用反應原理對薄板件切削面進行反復翻面銑削，進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，對薄板件銑削一面，會產生比較大的變形，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應面出現的拉長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合適的切削量進行加工，雖然還是會有一定幅度的表面擴張，但是有利于有效減少甚至規避變形發生?？茖W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，進而讓工件的材料的全長夾緊在虎鉗里，在對工件進行敲打，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。要科學合理的選擇薄板件切削材料，控制好切削的量，然后松開虎鉗，則薄板件加工的兩面都會因為反應變的作用力而形成相對平行的狀態。薄板件切削加工過程中，不管是處于加工的粗銑階段還是相對精細銑階段，都要重視利用反應原理對薄板件進行反復銑削。

2.3 重視薄板件切削加工過程中的退火

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程分為粗銑、半精銑以及精銑三個重要階段。在薄板件進行粗銑削后，因為其銑削的效率比較高，所以可能造成原材料組織被破壞，進而形成較大的內應力以及變形幅度，所以要對經過粗銑削階段的薄板件進行退火，這有利于材料恢復原有材料彈性，進而有效控制應力，保證后續加工效益。一般薄板件的鋁合金材料的退火溫度宜控制在100℃。對生產周期相對較長的薄板件，在經過粗銑削階段后，可以將薄板件放置幾天，這有利于其內應力自然釋放，然后在進行后續加工。通常半精銑削和精銑削要區分開來，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

薄板件切削加工過程中，有的加工材料或是經粗加工后的材料會發生一定變形，這個可以充分發揮人工校正變形作用。首先，對于相對較小的薄板件，可以利用直尺進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，然后利用木榔頭進行敲擊，這過程中要重視力度的控制。一般零件會受力恢復，然后會反彈，但是比進行人工校正前，大有好轉。對于那些還沒有經過加工程序就發生比較大變形的薄板件，單純利用人工校正是不夠的，可以借助壓力機進行有效校正，但是在校正過程中必須要選擇科學合理的支點以及受力點。對于那些經過精加工后的零件變形情況，也可以利用壓力機進行變形校正，但是需要有經驗的工人進行操作。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，但是人工校正對操作工的要求較高，其要求校正操作工有較高的專業素質，且具備一定的經驗。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。

2.5 可以選用模具實施熱校平

一般人工校正是在室內溫度下對薄板件切削加工中的變形進行校正的，但實際上有的薄板件切削加工中的變形抗力也非常大，即使進行人工校正，也很難讓其恢復平整度。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晶溫度以下的相對適宜的溫度，這過程中因為材料變形抗力會隨著溫度的不斷升高而下降，所以只要施加很小的外力，則讓板材料內部的各層的纖維組織達到一致，就可以達到校平的目的。另外，如果材料的組織未發生改變，材料的機械性能不會大幅度降低，薄板件切削加工質量能有效保證。熱校平的工藝實施過程中可以把很多個薄板件疊加，然后將其裝入模具，然后讓上壓力機加壓到平直，讓薄板件切削加工中的變形得到有效控制。選用熱校平工藝進行變形校正時，要注意科學合理的裝夾模具，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，則模具的結構可以讓薄板件的平面貼緊，對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。其次，要注意控制熱校平的溫度。熱校平溫度是金屬再結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度會降低，所以熱校平溫度要綜合考慮平整度和材料拉抗強度兩者的平衡性。

3 結語

總之，薄板件切削加工中的變形問題，可以采取有效措對變形進行有效控制或規避。要根據薄板件切削加工中實際變形情況選擇相應的措施應對。如果碰到變形控制特別困難的零件，要重視優化其結構設計，以確保薄板件切削加工質量。

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