CN107745146B - 一种铸铝薄壁零件的铣削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铸铝薄壁零件了铣削方法，包括以下步骤：准备设备‑进行阶梯铣削‑进行不对称铣削。本发明通过优选刀具、机床、工装夹具、最佳的刀具刃磨角度、合理的铣削参数和工艺方法，提高了工艺系统的刚性，改善了铣削过程中振动的缺陷，保证了工件尺寸精度和表面质量，提高了产品整体质量，减轻了操作者的劳动强度，提高生产效率，缩短了产品的制造周期，在生产实践中具有较大的经济性和实用性。

Description

一种铸铝薄壁零件的铣削方法

技术领域

本发明涉及一种铸铝薄壁零件的铣削方法，属于零件铣削技术领域。

背景技术

铸铝薄壁零件由于具有密度小、比强度高、重量轻、节约材料、结构紧凑、耐腐蚀等优良特性，广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业。

虽然铸铝薄壁零件有上述很多优点，但铸铝薄壁零件面积较大，结构复杂，刚性差，在铣削力的作用下，很容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度，由于零件尺寸较大，壁厚较薄，用传统的机械铣削铣削时，铣削过程中导致零件刚性差，易变形、振动大，其中较为突出的是工件的振动问题，如：铣刀沿轴向对工件表面的作用力过大，使刚性较差的工件产生弹性变形，另外，铣刀的每一个刀齿呈断续铣削运动，刀盘每转一周，有数个刀齿先后参与铣削，每个刀齿切过工件后，铣削力消失，铣削面积从最大值急剧下降到最小值，铣削平面的弹性变形转变为弹性恢复，由于弹性变形的势能存在，使工件回弹超过理论平面，成与刀齿铣削时的相反方向变形，直到下一个刀齿铣削到来，变形过程连续不断的重复，在由铣刀的旋转运动与走刀之间双向运动形成的理想平面之间又附加了一个工件铣削面的上下振动，从而使工件的整个铣削面实际上是处于不断的如鼓膜似的振动状态中，因此工件的表面铣削质量很差，且该零件余量大、不均匀，铣削中常出现零件如同喇叭纸盒发声时的振动，从而造成铣削后的平面度和表面粗糙度差，尺寸变化大且不稳定，严重时，还会造成刀齿对工件表面的“深啃”现象，拉出约0.5～1mm的呈波纹状分布的深槽，并易造成铣刀“崩刀”，使得铣削表面质量差，难以保证铣削质量，降低机床设备、刀具(夹具)的使用寿命。

在铸铝薄壁零件铣削过程中，产生的各种缺陷如积屑瘤、工艺系统的振动、工件表面质量差以及变形等，其根源仍在铣削力，铣削力的大小与刀具几何形状及角度有直接关系，因此必须正确合理的选择刀具的刃磨角度，其中的积屑瘤对铣削铣削的质量也有较大影响，如：在铣削过程中，切屑对前刀面产生剧烈的摩擦和挤压，在高温高压条件下，当切屑与前刀面摩擦挤压到一定程度时，发生“冷焊”现象而停留在前刀面上形成积屑瘤，使刀具几何形状发生畸变，刀尖的铣削性能发生变化，积屑瘤部分碎片黏附在已铣削表面上，造成铣削表面粗糙度差，由于铣削热量大，将导致铣削阻力加剧，使工件产生振动现象，并破坏铣削表面质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铸铝薄壁零件的铣削方法，该铸铝薄壁零件的铣削方法解决了此类零件铣削时容易发生变形和振动的问题。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种铸铝薄壁零件的铣削方法，包括以下步骤：

①准备设备：准备机床、夹具和刀具；

②进行阶梯铣削：选用锪刀盘，在锪刀盘内装四把铣刀，构成阶梯式端铣刀，对零件进行阶梯式铣削；

③进行不对称铣削：在进行阶梯式铣削零件的同时，对零件进行不对称铣削，进行不对称铣削时，阶梯式端铣刀的每把铣刀上刀齿的铣削方向均设为三个方向，第一个方向为顺向，第二个方向为逆向，第三个方向为垂直于锪刀盘运动的方向。

所述步骤①中机床为X52T型铣床，刀具为硬质合金YG8铣刀。

所述步骤②中锪刀盘的直径为300mm。

所述步骤②和步骤③中铣刀的铣削速度为847米/分，转速为900转/分，进给量为220毫米/分，铣削深度为4～8mm。

所述铣刀的前角为30°，后角为10°副后角为12°，主偏角为75°，刀刃倾角为-6°。

所述铣刀铣削前，进行刀刃刃磨，先用手工粗磨，再用工具磨床精磨，并抛光达0.4光洁度，完成后，再磨出直径为0.6mm的圆弧修光刃。

所述步骤②中的四把铣刀分别为第一把铣刀、第二把铣刀、第三把铣刀和第四把铣刀，四把铣刀按阶梯式方式排列，从右到左依次为第一把铣刀、第二把铣刀、第三把铣刀和第四把铣刀，四把铣刀的长度依次递增。

所述第一把铣刀的副偏角为5°，第二把铣刀和第三把铣刀的副偏角为10°，第四把铣刀的副偏角为15°。

本发明的有益效果在于：通过优选刀具、机床、工装夹具、最佳的刀具刃磨角度、合理的铣削参数和工艺方法，提高了工艺系统的刚性，改善了铣削过程中振动的缺陷，保证了工件尺寸精度和表面质量，提高了产品整体质量，减轻了操作者的劳动强度，提高生产效率，缩短了产品的制造周期，在生产实践中具有较大的经济性和实用性。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2为本发明阶梯铣削示意图；

图3是本发明不对称铣削示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示，一种铸铝薄壁零件的铣削方法，主要从设备的刚性、铣削的方向、铣削的参数和刃磨的角度来改变传统铣削方法的不足，包括以下步骤：

①准备设备：准备机床、夹具和刀具，提高设备的刚性；

②进行阶梯铣削：选用锪刀盘，在锪刀盘内装四把铣刀，构成阶梯式端铣刀，对零件进行阶梯式铣削，使每齿的铣削宽度减小，铣削厚度增加，以使全部铣削余量分布到各个刀齿上，做到一次走刀成形，这样可采用较大的铣削用量，从而提高生产效率，如图2所示；

③进行不对称铣削：在进行阶梯式铣削零件的同时，对零件进行不对称铣削，进行不对称铣削时，阶梯式端铣刀的每把铣刀上刀齿的铣削方向均设为三个方向，第一个方向为顺向，第二个方向为逆向，第三个方向为垂直于锪刀盘运动的方向，如图3所示，铣刀上每个刀齿的铣削方向均不相同，C点的刀齿完全顺向，D点的刀齿完全逆向，而E点的刀齿，其铣削力方向刚好垂直于锪刀盘运动方向，使得铣削力既有逆向又有顺向，而且还有横向，即数力共存，而顺向力又大于逆向力，这样在铣削过程中，铣削力较小，振动现象得到改善，变的平稳、轻快。

在步骤②和步骤③中，通过改变铣削力的方向，来减小作用于工件边面及工艺系统低刚度方向的铣削力。

所述步骤①中机床为X52T型铣床，其刚性好、精度高，刀具为硬质合金YG8铣刀，具有高强度、高红硬性和高抗冲击能力的特点，增强铣削过程中的稳定性，使得铣削平稳、轻快。

所述步骤②中锪刀盘的直径为300mm。

所述步骤②和步骤③中铣刀的铣削速度为847米/分，转速为900转/分，进给量为220毫米/分，铣削深度为4～8mm，改善了工件的表面质量，减少积屑瘤的产生，提高了铣削速度，避开中等铣削速度，减小走刀量。

所述铣刀的前角为30°，以便减小铣削力、降低铣削温度，使铣削变形小，并可减小振动，铣削轻快，从而提高表面质量，副后角为12°，后角为10°，使后刀面与铣削表面之间的摩擦减小，增大后角可让弹性恢复层同后刀面的摩擦接触减小，降低刀具磨损，从而提高刀具耐用度和表面铣削质量，刀刃倾角为-6°，刀刃倾角可改变轴向力的方向变化及刀尖强度抗冲击性能的变化，让切屑的流向影响断屑的效果，并且参与了整个刀具实际工作前角的形成，在铸铝薄壁零件铣削中显示出它的重要性；当刀刃倾角为0时，因整个铣削刃同时切入和切出，故冲击大，工件易产生振动，当刀刃倾角不为0时，因铣削刃先后切入工件，故冲击小，铣削平稳，在铣削工件时，材料为铸铝，表面形状不规则，表面粗糙度要求一般，固选用刀刃倾角为-6°的铣刀，增加了刀尖强度，还使铣削冲击总落在铣削刃的后端，改善了铣削状态，提高了刀具的耐用度，主偏角为75°，减小了吃刀抗力，使径向力减小，使工艺系统的振动得到了明显的改善，增加了刚性，提高了铣刀的使用寿命。

所述铣刀铣削前，进行刀刃刃磨，先用手工粗磨，再用工具磨床精磨，并抛光达0.4光洁度，使切屑流畅，不易产生积屑瘤，并可带走部分铣削产生的热量，完成后，再磨出直径为0.6mm的圆弧修光刃，可增加刀尖强度与耐用度，并可提高表面粗糙度，使吃刀抗力减少，避免振动。

所述步骤②中的四把铣刀分别为第一把铣刀、第二把铣刀、第三把铣刀和第四把铣刀，四把铣刀按阶梯式方式排列，从右到左依次为第一把铣刀、第二把铣刀、第三把铣刀和第四把铣刀，四把铣刀的长度依次递增。

四把铣刀在铣削中的具体作用不相同，故副偏角也略有不同，所述第一把铣刀的副偏角为5°，由于铣削的是凹凸变化最大的毛坯层，铣削厚度不均匀，故刀尖角需增大，刀尖强度抗冲击性应提高，让散热条件得到改善，副偏角应较小些，第二把铣刀和第三把铣刀的副偏角为10°，铣削深度基本一致，减小轴向抗力，第四把铣刀的副偏角为15°，是成形工件的铣削表面，为了减小刀具磨损，并考虑避免“拖刀”现象，副偏角应较大些。

综上所述，采用阶梯铣削和不对称铣削，在直径为300mm的锪刀盘上装四把铣刀，进行一次走刀成形，对每把铣刀具有的几何角度进行了最佳优化，合理选择铣削参数，极大的减小了振动和铣削产生的热量，提高了工艺系统的刚性，改善了整个工艺系统的铣削状态，使得铣削出的零件完全满足要求。

Claims (8)

1.一种铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：包括以下步骤：

①准备设备：准备机床、夹具和刀具；

②进行阶梯铣削：选用锪刀盘，内装四把铣刀，构成阶梯式端铣刀，对零件进行阶梯式铣削；

③进行不对称铣削：在进行阶梯式铣削零件的同时，对零件进行不对称铣削，进行不对称铣削时，阶梯式端铣刀的每把铣刀上每个刀齿的铣削方向均不相同，刀齿的铣削方向设为三个方向，第一个方向为顺向，第二个方向为逆向，第三个方向为垂直于锪刀盘运动的方向。

2.如权利要求1所述的铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：所述步骤①中机床为X52T型铣床，刀具为硬质合金YG8铣刀。

3.如权利要求1所述的铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：所述步骤②中锪刀盘的直径为300mm。

4.如权利要求1所述的铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：所述步骤②和步骤③中铣刀的铣削速度为847米/分，转速为900转/分，进给量为220毫米/分，铣削深度为4～8mm。

5.如权利要求4所述的铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：所述铣刀的前角为30°，后角为10°副后角为12°，主偏角为75°，刀刃倾角为-6°。

6.如权利要求4所述的铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：所述铣刀铣削前，进行刀刃刃磨，先用手工粗磨，再用工具磨床精磨，并抛光达0.4光洁度，完成后，再磨出直径为0.6mm的圆弧修光刃。

7.如权利要求1所述的铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：所述步骤②中的四把铣刀分别为第一把铣刀、第二把铣刀、第三把铣刀和第四把铣刀，四把铣刀按阶梯式方式排列，从右到左依次为第一把铣刀、第二把铣刀、第三把铣刀和第四把铣刀，四把铣刀的长度依次递增。

8.如权利要求7所述的铸铝薄壁零件的铣削方法，其特征在于：所述第一把铣刀的副偏角为5°，第二把铣刀和第三把铣刀的副偏角为10°，第四把铣刀的副偏角为15°。

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