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铝合金零件机械加工主要包括以下步骤:
一、前期准备
材料选择
根据零件的使用要求选择合适的铝合金材料。例如,对于需要较高强度的结构件,长沙机械加工中心建议可选择 2 系或 7 系铝合金;对于一般的装饰性或对强度要求不高的零件,6 系铝合金较为合适。2 系铝合金以铜为主要合金元素,如 2024 铝合金,其强度高,但耐腐蚀性相对较弱;7 系铝合金主要含有锌元素,像 7075 铝合金是航空航天领域常用的材料,强度和硬度都很高。
毛坯准备
铝合金毛坯的获取方式有多种,如铸造、锻造等。铸造铝合金毛坯适用于形状复杂的零件,能制造出具有复杂内腔的结构。锻造铝合金毛坯则具有较好的力学性能,其纤维组织连续,强度和韧性较高,常用于制造对力学性能要求较高的零件,如航空发动机叶片的毛坯。
刀具选择
由于铝合金的硬度相对较低,在刀具选择上有一定要求。一般可选用高速钢刀具或硬质合金刀具。高速钢刀具韧性好,能承受一定的冲击,适合加工形状复杂的铝合金零件;硬质合金刀具硬度高、耐磨性好,适用于高速切削,能有效提高加工效率。例如,在铣削铝合金时,可选用硬质合金立铣刀,其刀刃锋利,能减少切削力,防止零件表面变形。同时,刀具的前角、后角等几何参数也要根据铝合金的特性进行优化。一般前角可选择较大的值,如 15° - 25°,以减小切削力,后角通常为 10° - 15°,有助于刀具的散热和排屑。
设备检查与调试
在加工前,要对加工设备(如车床、铣床、钻床等)进行检查和调试。检查设备的精度,包括坐标轴的定位精度、重复定位精度等。例如,数控车床的定位精度一般要求在 ±0.01mm 以内,以确保铝合金零件的尺寸精度。调试设备的切削参数,根据铝合金材料和刀具的特性,合理设置切削速度、进给量和切削深度。对于铝合金的车削,切削速度可设置在 200 - 1000m/min 之间,进给量为 0.05 - 0.3mm/r,切削深度根据零件尺寸和加工余量而定,一般为 0.5 - 3mm。
二、加工过程
切削加工
车削加工:如果铝合金零件是回转体形状,如轴类零件,车削是主要的加工方法。长沙机械加工中心工作人员将铝合金毛坯装夹在车床的卡盘上,通过车刀的切削运动,去除多余材料。在车削过程中,要注意控制切削力,防止零件变形。例如,在车削薄壁铝合金零件时,可采用较小的切削深度和进给量,同时增加切削次数,以保证零件的尺寸精度和形状精度。
铣削加工:对于平面、沟槽和各种复杂形状的表面,铣削是常用的方法。在数控铣床或加工中心上,可通过编程实现复杂的铣削路径。例如,在铣削铝合金型腔时,可采用分层铣削的方法,先粗铣去除大部分余量,再精铣达到零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。粗铣时,切削深度可设置为 3 - 5mm,精铣时切削深度为 0.2 - 0.5mm。
钻削加工:当铝合金零件需要加工孔时,使用钻床进行钻削。在钻削过程中,要注意排屑和冷却。由于铝合金的导热性好,在钻孔时可以使用乳化液进行冷却,同时乳化液也有助于排屑。另外,要选择合适的钻头,如高速钢麻花钻,其顶角一般为 118° - 120°,能有效减小切削力。
磨削加工(如有需要)
对于精度要求较高的铝合金零件,磨削是一种重要的精加工方法。例如,对于铝合金轴类零件的外圆磨削,可使用无心磨床或外圆磨床。在磨削过程中,要选择合适的砂轮,如采用碳化硅砂轮,其粒度要根据零件的表面粗糙度要求选择。一般粗磨时,砂轮粒度为 36 - 60 目,精磨时粒度为 80 - 120 目。同时,磨削参数也要合理设置,磨削速度一般为 20 - 30m/s,进给量为 0.005 - 0.02mm/r。
电火花加工(特殊情况)
当铝合金零件具有复杂的形状,如带有深窄槽、微小孔等,长沙机械加工中心工作人员用传统切削加工方法难以加工时,可采用电火花加工。电火花加工是利用电极和工件之间的脉冲放电,产生高温蚀除工件材料。例如,在加工铝合金模具的深孔时,通过设计合适的电极,在电火花加工机床上进行加工。电极材料一般选用铜或石墨,其形状要根据零件的加工形状进行设计。
三、加工后处理
清洗
加工后的铝合金零件表面会残留切削液、切屑等杂质。清洗时可使用专门的金属清洗剂,如碱性清洗剂。将零件浸泡在清洗剂溶液中一段时间,然后用清水冲洗干净。对于形状复杂的零件,还可以采用超声波清洗的方法,利用超声波的空化作用,更彻di地清除零件表面的污垢。
表面处理(可选)
阳极氧化处理:这是一种常用的铝合金表面处理方法。通过阳极氧化,可以在铝合金表面形成一层致密的氧化膜,提高零件的耐腐蚀性和耐磨性。同时,还可以通过染色等工艺,使零件获得不同的颜色,起到装饰作用。例如,在电子产品的铝合金外壳加工中,阳极氧化后可染上各种时尚的颜色。
涂漆处理:如果铝合金零件需要更好的防护或者特定的外观,可进行涂漆处理。在涂漆前,要对零件表面进行预处理,如打磨、除油等,以提高漆膜的附着力。选择合适的油漆,如丙烯酸漆,其具有良好的耐候性和装饰性。
精度检测
使用量具对加工后的铝合金零件进行精度检测。对于尺寸精度,长沙机械加工中心会使用卡尺、千分尺等进行测量。例如,用千分尺测量铝合金轴类零件的直径,精度可达 ±0.001mm。对于形状精度,如圆柱度、平面度等,可使用圆度仪、平面度仪等专用设备进行检测。表面粗糙度则可以通过粗糙度仪进行测量,根据零件的使用要求,表面粗糙度一般要求在 Ra0.8 - Ra6.3μm 之间。对于精度不符合要求的零件,要进行返工或报废处理。