鋁材是有色金屬中使用量最大、應(yīng)用面最廣的金屬材料，而且其應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大之中。運(yùn)用鋁材生產(chǎn)的鋁制品更是種類繁多、不勝枚舉，據(jù)統(tǒng)計(jì)已超過70多萬種，從建筑裝璜業(yè)到交通運(yùn)輸業(yè)和航空航天等各行各業(yè)都有不同的需求。今天小編給大家介紹一下鋁制品的加工工藝以及如何避免加工變形。
1、密度低。鋁的密度約為2.7g/cm3。它的密度只是鐵或銅的1/3。2、塑性高。鋁的延展性好，可以通過擠壓、拉伸等壓力加工手段制成各種用品。3、耐腐蝕。鋁是一個(gè)負(fù)電性很強(qiáng)的金屬，在自然條件或陽極氧化下表面會(huì)生成保護(hù)性的氧化膜，具有比鋼鐵好得多的耐腐蝕性。4、易強(qiáng)化。純鋁的強(qiáng)度并不高，但通過陽極氧化后可提高其強(qiáng)度。5、易表面處理。表面處理可以進(jìn)一步提高或改變鋁的表面性能。鋁陽極氧化工藝相當(dāng)成熟，操作穩(wěn)定，在鋁制品加工過程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用。使用材料鋁粒。利用擠壓機(jī)臺(tái)和模具一次成型，適合柱狀形產(chǎn)品或拉伸工藝難做到的產(chǎn)品形狀，如橢圓、方形、長方形產(chǎn)品。（如圖1機(jī)臺(tái)、圖2鋁粒、圖3制品）所使用機(jī)臺(tái)的噸位與產(chǎn)品截面積有關(guān)，上模沖頭和下模鎢鋼間隙即為產(chǎn)品的壁厚，上模沖頭和下模鎢鋼壓合完成時(shí)到下死點(diǎn)的垂直間隙即為產(chǎn)品的頂厚。（如圖4）
優(yōu)點(diǎn)：開模周期較短，開發(fā)成本相對(duì)拉伸模具較低。缺點(diǎn)：生產(chǎn)工序較長，制程中產(chǎn)品尺寸波動(dòng)較大，人工成本高。使用材料鋁皮。利用連續(xù)模機(jī)臺(tái)和模具進(jìn)行多次變形使之達(dá)到外形的需求，適合非柱狀體（鋁材有彎曲的產(chǎn)品）。（如圖5機(jī)臺(tái)、圖6模具、圖7制品）
優(yōu)點(diǎn)：較復(fù)雜和多次變形產(chǎn)品在生產(chǎn)制程中尺寸控制穩(wěn)定，產(chǎn)品表面較光潔。缺點(diǎn)：模具成本高、開發(fā)周期相對(duì)較長，對(duì)機(jī)臺(tái)的選用和精度要求高。這種方法的鋁件表面處理能夠使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增加了它和涂層之間的附著力，延長了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾。該工藝我們經(jīng)常在蘋果公司的各類產(chǎn)品中看到。利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。拋光工藝主要分為：機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光。鋁件采用機(jī)械拋光+電解拋光后能接近不銹鋼鏡面效果，該工藝，給人以高檔簡約、時(shí)尚未來的感覺。金屬拉絲是反復(fù)用砂紙將鋁板刮出線條的制造過程。拉絲可分為直紋拉絲、亂紋拉絲、旋紋拉絲、螺紋拉絲。金屬拉絲工藝 ，可以清晰顯現(xiàn)每一根細(xì)微絲痕，從而使金屬啞光中泛出細(xì)密的發(fā)絲光澤，產(chǎn)品兼?zhèn)鋾r(shí)尚和科技感。采用精雕機(jī)將鉆石刀加固在高速旋轉(zhuǎn)（一般轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)/分）的精雕機(jī)主軸上去切削零件，在產(chǎn)品表面產(chǎn)生局部的高亮區(qū)域。切削高光的亮度受銑削鉆頭速度的影響，鉆頭速度越快切削的高光越亮，反之則越暗并容易產(chǎn)生刀紋。高光高光切削在手機(jī)的運(yùn)用中特別多，如iphone5，近年來部分高端電視機(jī)金屬邊框采用了高光銑削工藝，加之陽極氧化及拉絲工藝使得電視機(jī)整體充滿了時(shí)尚感與科技的銳利感。陽極氧化是指金屬或合金的電化學(xué)氧化，鋁及其合金在相應(yīng)的電解液和特定的工藝條件下,由于外加電流的作用下,在鋁制品(陽極)上形成一層氧化膜的過程。陽極氧化不但可以解決鋁表面硬度、耐磨損性等方面的缺陷，更能延長鋁的使用壽命并增強(qiáng)美觀度，已成為鋁表面處理不可缺少的一環(huán)，是目前應(yīng)用最廣且非常成功的工藝。雙色陽極是指在一個(gè)產(chǎn)品上進(jìn)行陽極氧化并賦予特定區(qū)域不同的顏色。雙色陽極氧化工藝在電視機(jī)行業(yè)較少應(yīng)用，因?yàn)楣に噺?fù)雜，成本高；但通過雙色之間的對(duì)比，更能體現(xiàn)出產(chǎn)品的高端、獨(dú)特外觀。鋁件零件加工變形的原因很多，與材質(zhì)、零件形狀、生產(chǎn)條件等都有關(guān)系。主要有以下幾個(gè)方面：毛坯內(nèi)應(yīng)力引起的變形，切削力、切削熱引起的變形，夾緊力引起的變形。采用自然或人工時(shí)效以及振動(dòng)處理，均可部分消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力。預(yù)先加工也是行之有效的工藝方法。對(duì)肥頭大耳的毛坯，由于余量大，故加工后變形也大。若預(yù)先加工掉毛坯的多余部分，縮小各部分的余量，不僅可以減少以后工序的加工變形，而且預(yù)先加工后放置一段時(shí)間，還可以釋放一部分內(nèi)應(yīng)力。刀具的材料、幾何參數(shù)對(duì)切削力、切削熱有重要的影響，正確選擇刀具，對(duì)減少零件加工變形至關(guān)重要。①前角：在保持刀刃強(qiáng)度的條件下，前角適當(dāng)選擇大一些，一方面可以磨出鋒利的刃口，另外可以減少切削變形，使排屑順利，進(jìn)而降低切削力和切削溫度。切忌使用負(fù)前角刀具。②后角：后角大小對(duì)后刀面磨損及加工表面質(zhì)量有直接的影響。切削厚度是選擇后角的重要條件。粗銑時(shí)，由于進(jìn)給量大，切削負(fù)荷重，發(fā)熱量大，要求刀具散熱條件好，因此，后角應(yīng)選擇小一些。精銑時(shí)，要求刃口鋒利，減輕后刀面與加工表面的摩擦，減小彈性變形，因此，后角應(yīng)選擇大一些。③螺旋角：為使銑削平穩(wěn)，降低銑削力，螺旋角應(yīng)盡可能選擇大一些。④主偏角：適當(dāng)減小主偏角可以改善散熱條件，使加工區(qū)的平均溫度下降。①減少銑刀齒數(shù)，加大容屑空間。由于鋁件材料塑性較大，加工中切削變形較大，需要較大的容屑空間，因此容屑槽底半徑應(yīng)該較大、銑刀齒數(shù)較少為好。②精磨刀齒。刀齒切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前，應(yīng)該用細(xì)油石在刀齒前、后面輕輕磨幾下，以消除刃磨刀齒時(shí)殘留的毛刺及輕微的鋸齒紋。這樣，不但可以降低切削熱而且切削變形也比較小。③嚴(yán)格控制刀具的磨損標(biāo)準(zhǔn)。刀具磨損后，工件表面粗糙度值增加，切削溫度上升，工件變形隨之增加。因此，除選用耐磨性好的刀具材料外，刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該大于0.2mm，否則容易產(chǎn)生積屑瘤。切削時(shí)，工件的溫度一般不要超過100℃，以防止變形。對(duì)于剛性較差的薄壁鋁件工件，可以采用以下的夾裝方法，以減少變形：①對(duì)于薄壁襯套類零件，如果用三爪自定心卡盤或彈簧夾頭從徑向夾緊，加工后一旦松開，工件必然發(fā)生變形。此時(shí)，應(yīng)該利用剛性較好的軸向端面壓緊的方法。以零件內(nèi)孔定位，自制一個(gè)帶螺紋的穿心軸，套入零件的內(nèi)孔，其上用一個(gè)蓋板壓緊端面再用螺帽背緊。加工外圓時(shí)就可避免夾緊變形，從而得到滿意的加工精度。②對(duì)薄壁薄板工件進(jìn)行加工時(shí)，最好選用真空吸盤，以獲得分布均勻的夾緊力，再以較小的切削用量來加工，可以很好地防止工件變形。另外，還可以使用填塞法。為增加薄壁工件的工藝剛性，可在工件內(nèi)部填充介質(zhì)，以減少裝夾和切削過程中工件達(dá)變形。例如，向工件內(nèi)灌入含3%～6%硝酸鉀的尿素熔融物，加工以后，將工件浸入水或酒精中，就可以將該填充物溶解倒出。高速切削時(shí)，由于加工余量大以及斷續(xù)切削，因此銑削過程往往產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度。所以，數(shù)控高速切削加工工藝過程一般可分為：粗加工-半精加工-清角加工-精加工等工序。對(duì)于精度要求高的零件，有時(shí)需要進(jìn)行二次半精加工，然后再進(jìn)行精加工。粗加工之后，零件可以自然冷卻，消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減小變形。粗加工之后留下的余量應(yīng)大于變形量，一般為1～2mm。精加工時(shí)，零件精加工表面要保持均勻的加工余量，一般以0.2～0.5mm為宜，使刀具在加工過程中處于平穩(wěn)的狀態(tài)，可以大大減少切削變形，獲得良好的表面加工質(zhì)量，保證產(chǎn)品的精度。鋁件材料的零件在加工過程中變形，除了上述的原因之外，在實(shí)際操作中，操作方法也是非常重要的。1、對(duì)于加工余量大的零件，為使其在加工過程中有比較好的散熱條件，避免熱量集中，加工時(shí)，宜采用對(duì)稱加工。如有一塊90mm厚的板料需要加工到60mm，若銑好一面后立即銑削另一面，一次加工到最后尺寸，則平面度達(dá)5mm;若采用反復(fù)進(jìn)刀對(duì)稱加工，每一面分兩次加工到最后尺寸，可保證平面度達(dá)到0.3mm。2、如果板材零件上有多個(gè)型腔，加工時(shí)，不宜采用一個(gè)型腔一個(gè)型腔的次序加工方法，這樣容易造成零件受力不均勻而產(chǎn)生變形。采用分層多次加工，每一層盡量同時(shí)加工到所有的型腔，然后再加工下一個(gè)層次，使零件均勻受力，減小變形。3、通過改變切削用量來減少切削力、切削熱。在切削用量的三要素中，背吃刀量對(duì)切削力的影響很大。如果加工余量太大，一次走刀的切削力太大，不僅會(huì)使零件變形，而且還會(huì)影響機(jī)床主軸剛性、降低刀具的耐用度。如果減少背吃刀量，又會(huì)使生產(chǎn)效率大打折扣。不過，在數(shù)控加工中都是高速銑削，可以克服這一難題。在減少背吃刀量的同時(shí)，只要相應(yīng)地增大進(jìn)給，提高機(jī)床的轉(zhuǎn)速，就可以降低切削力，同時(shí)保證加工效率。4、走刀順序也要講究。粗加工強(qiáng)調(diào)的是提高加工效率，追求單位時(shí)間內(nèi)的切除率，一般可采用逆銑。即以最快的速度、最短的時(shí)間切除毛坯表面的多余材料，基本形成精加工所要求的幾何輪廓。而精加工所強(qiáng)調(diào)的是高精度高質(zhì)量，宜采用順銑。因?yàn)轫樸姇r(shí)刀齒的切削厚度從最大逐漸遞減至零，加工硬化程度大為減輕，同時(shí)減輕零件的變形程度。5、薄壁工件在加工時(shí)由于裝夾產(chǎn)生變形，即使精加工也是難以避免的。為使工件變形減小到最低限度，可以在精加工即將達(dá)到最后尺寸之前，把壓緊件松一下，使工件自由恢復(fù)到原狀，然后再輕微壓緊，以剛能夾住工件為準(zhǔn)(完全憑手感)，這樣可以獲得理想的加工效果?？傊?，夾緊力的作用點(diǎn)最好在支承面上，夾緊力應(yīng)作用在工件剛性好的方向，在保證工件不松動(dòng)的前提下，夾緊力越小越好。6、在加工帶型腔零件時(shí)，加工型腔時(shí)盡量不要讓銑刀像鉆頭似的直接向下扎入零件，導(dǎo)致銑刀容屑空間不夠，排屑不順暢，造成零件過熱、膨脹以及崩刀、斷刀等不利現(xiàn)象。要先用與銑刀同尺寸或大一號(hào)的鉆頭鉆下刀孔，再用銑刀銑削?；蛘?，可以用CAM軟件生產(chǎn)螺旋下刀程序。
