在 CNC 加工中避免铝件变形的技巧

铝合金现在在很多领域都有应用，是数控加工行业必不可少的原材料。但与其他金属相比，它的硬度低，热膨胀值巨大，这使得铝合金精密零件的加工容易产生产品变形。铝合金精密零件变形的原因有很多，与材料、生产条件、零件形状和切削液性能有关。因此，为了减少加工变形，铝合金精密零件加工 制造商可以采取各种措施，改进工艺，以达到减少变形的目的。下面介绍几种可以减少CNC加工中铝合金零件变形的方法。

降低铝毛坯件的内应力

毛坯零件的内应力可以通过自然或人工时效和振动处理来部分消除。预处理也是一个有效的过程。对于较大的粗铝件，加工后的变形也很大。如果从毛坯件上切除多余的铝材，可以获得精确的公差并改善变形。停留一段时间后，也会释放部分内压。

提高刀具的切削能力

刀具的材料和几何参数对切削力和热量有重要影响。正确选择刀具对减少零件的加工变形非常重要。

影响工具性能的几何参数：

前面 角度：

必须正确配置前角以保持刀片的强度，否则锋利的边缘会磨损。在保持刃口强度的情况下，前角应适当大。一方面，它可以磨削锋利的边缘。另一方面可以减少切削变形，使切屑顺利排出，进而降低切削力和切削温度。我们不建议使用负前角工具。

后角：

后角的大小直接影响侧磨和加工质量。切削厚度是配置后角时要考虑的重要参数。粗铣时，由于进给量大，切削负荷大，发热量大，要求刀具有良好的散热条件，因此应选择较小的后角。在精铣中，需要锋利的刃口，以减少侧面与加工表面之间的摩擦，减少弹性变形。因此，应选择较大的后角。

螺旋角：

为了使铣削顺利，减少铣削力，螺旋角应尽可能大。

进入角度：

适当减小主偏角可以改善散热条件，降低加工区的平均温度。

改进刀具结构

减少刀齿数，增加切屑空间。

由于铝材塑性大，加工时切削变形大，需要较大的容屑空间。因此，排屑槽底部半径应较大，铣刀齿数应较少。

槽底半径应较大，铣刀齿数应减少。例如20mm以下的铣刀采用2个切削齿，30～60mm的铣刀采用3个切削齿，避免铝合金薄壁零件因切屑堵塞而变形。

精磨刀齿

切削刃的粗糙度小于Ra=0.4um。使用新刀具前，用细齿距轻轻摩擦切削齿的正反面，以消除磨削切削齿时留下的毛刺和细锯齿痕。这样不仅可以减少切削热，而且切削变形也比较小。

严格控制刀具磨损标准。

刀具磨损后，工件表面粗糙度增大，切削温度升高，工件变形增大。因此，除选用耐磨性好的刀具材料外，刀具的磨损标准不应大于0.2mm，否则易产生切屑刃口。 CNC铣削或CNC车削切削时，加工工件温度不得超过100℃，以防变形。

改进工件的装夹方式。

对于刚性较差的薄壁铝制工件，可采用以下装夹方法减少变形：

对于薄壁CNC加工衬套零件，如果采用三爪自定心卡盘或弹簧卡盘从径向夹紧，一旦加工后松开，工件将不可避免地变形。这时应采用刚性较好的轴向端面压制方法。根据零件内孔的位置，制作螺纹心轴来定位零件的内孔。将其插入零件的内孔中。盖板用于压紧端面，螺母用于向后拧紧。加工外圆时，可避免装夹变形，获得满意的加工精度。

此外，还可以使用填充方法。为提高薄壁工件的工艺刚性，可在工件内填充介质，以减少工件装夹和切削时的变形。例如，将含有 3% 至 6% 硝酸钾的尿素熔体倒入工件中。加工完成后，将工件浸入水中或酒精中，然后将填料溶解后倒出。

合理安排生产流程

在高速切削中，由于加工余量大和断续切削，铣削时常发生振动，影响加工精度和表面粗糙度。因此，CNC高速切削技术一般可分为粗加工、半精加工、清角和精加工。对于精度要求较高的零件，有时需要先进行第二次半精加工，然后再进行精加工。零件粗加工后，可自然冷却，消除内应力，减少变形。

粗加工后的余量应大于变形量，一般为1-2mm。精加工时，零件表面应均匀。一般0.2-0.5mm是在精加工过程中保持刀具处于稳定状态的最佳方式，可以大大减少切削变形，获得良好的表面加工质量，保证产品精度。

除了以上原因外，操作方法在实际操作中也很重要，正确的操作方法也可以大大减少铝合金零件的弯曲。

对称 加工

对于加工余量较大的铝件，必须避免热量过度集中，以产生更好的散热，减少热变形。对称加工可以防止加工过程中零件周围积聚过多的热量。因此，它减少了热变形的机会。

选择合适的切割参数

选择合适的切削参数将减少切削热和切削力。切削参数高于正常值会导致铝CNC加工时切削力过大。由于发热量大，容易造成零件变形。此外，由于刀具寿命会损害主轴的刚性，从而降低使用寿命。

在切削参数的所有因素中，对切削力影响最大的是背切深的数量。但是，虽然减少刀具数量有助于保证零件不变形，但也降低了加工效率。 CNC加工的高速铣削可以解决这个问题。通过减小后切深度、提高进给量和提高机床转速，加工可以降低切削力，保证加工效率。

分层技术加工

当铝合金零件上存在多个型腔时，由于受力不均，不宜采用一型一型的顺序加工方法进行加工，容易造成零件受力不均和变形。铣削采用多种分层加工方法，每一层同时加工到所有型腔，然后再加工下一层，使零件受力均匀，减少变形。与一次加工零件相比，此选项零件变形的风险较小。早期的情况是铝CNC加工时施加的力比较均匀。

钻孔和铣削

加工带腔的零件有其自身的问题。如果将铣刀直接应用在零件上，由于铣刀的容屑空间不足，切削将不顺畅。这会导致大量切削热的积累、零件的膨胀和变形，甚至可能导致零件或工具的断裂。

解决此问题的最佳方法是先钻孔然后铣削。这包括首先用不小于铣刀的刀具钻孔，然后将铣刀放入孔中开始铣削。

注意刀具的顺序 步行道 .

粗铣强调提高加工效率和追求单位时间内的切削速度。通常可以使用反向铣削。也就是说，以最快的速度、最短的时间去除毛坯表面多余的材料，基本形成精加工所需的几何轮廓。精密加工强调高精度和高质量，推荐使用正铣。由于切削齿的切削厚度从最大值逐渐减小到零，工件的硬化程度大大降低，零件的变形程度也降低了。

（关于铝加工零件）