金屬加工材料有很多種類。這里以常用的鋁合金為例，因?yàn)殇X合金是一種重要的工業(yè)原料。由于其硬度相對(duì)較小，熱膨脹系數(shù)大，在加工薄壁、薄板零件時(shí)容易變形。

除了通過預(yù)老化處理提高刀具性能和消除材料的內(nèi)應(yīng)力外，從數(shù)控加工技術(shù)的角度看，還可以采取一些措施來減少材料的變形。

01、分層多金屬加工法

當(dāng)鋁合金板件上有多個(gè)型腔需要加工時(shí)，如果一個(gè)型腔輪流加工一個(gè)型腔，容易使型腔壁因受力不均而發(fā)生糾結(jié)變形。

解決的辦法是采取分層加工的方法，即同時(shí)加工所有的型腔，但不是一次數(shù)控加工完成，而是分若干層次，逐層加工到要求的尺寸。這樣一來，零件受力就比較均勻，變形的概率也比較小。

02、適當(dāng)選擇切削參數(shù)

選擇適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)可以有效地降低切削力和切削熱，在切削過程中。在加工過程中，切削量過大導(dǎo)致刀具的切削力過大，容易造成零件的變形，機(jī)床主軸的剛性和刀具的耐久性也會(huì)受到影響。

在切削參數(shù)的各個(gè)要素中，切削力受后刀量的影響。假設(shè)減少退刀量有利于保證零件不變形，但同時(shí)也會(huì)降低金屬加工效率。數(shù)控加工高速銑可以解決這個(gè)問題，只需要在減少退刀量的同時(shí)，相應(yīng)增加進(jìn)給量，提高機(jī)床的轉(zhuǎn)速，就可以減少切削力，又能保證金屬加工的效率。

03、提高刀具的切削能力

刀具材料、幾何參數(shù)對(duì)切削力、切削熱有重要影響，正確選擇刀具，對(duì)減少零件金屬加工變形非常重要。

①合理選擇刀具的幾何參數(shù)。

前角：在保持刀片強(qiáng)度的條件下，前角宜選擇大一些，一方面可以磨出鋒利的刃口，還可以減少切削變形，順利排屑，進(jìn)而降低切削力和切削溫度。切勿使用前角為負(fù)值的刀具。

后角： 后角的大小對(duì)后刀面的磨損和加工表面的質(zhì)量有直接影響。切削厚度是選擇后角的一個(gè)重要條件。粗銑時(shí)，由于進(jìn)給量大，切削負(fù)荷重，熱量大，對(duì)刀具的散熱條件要求高，因此，背角應(yīng)選得小些。精銑時(shí)，要求切削刃鋒利，減少刀具表面與加工表面的摩擦，減少?gòu)椥宰冃?。因此，后角?yīng)選得大些。

螺旋角： 為了使銑削順利進(jìn)行，減少銑削力，螺旋角應(yīng)盡量選大。

主偏轉(zhuǎn)角： 適當(dāng)減小主偏角可以改善散熱條件，使金屬加工區(qū)的平均溫度降低。

②改善刀具結(jié)構(gòu)。

減少刀齒數(shù)量，增加排屑空間。由于鋁合金材料塑性大，在金屬加工中切削變形大，需要較大的排屑空間，因此，排屑槽的底部半徑應(yīng)較大，銑刀齒數(shù)較少。

例如，φ20mm以下的銑刀采用兩個(gè)刀齒；φ30～φ60mm的銑刀采用三個(gè)刀齒較好，以避免薄壁鋁合金零件因切屑堵塞而產(chǎn)生變形。

細(xì)磨齒：刀齒切削刃的粗糙度值應(yīng)小于Ra=0.4um。在使用新刀前，應(yīng)在刀齒前后用細(xì)磨刀石磨幾遍，以消除刀齒上殘留的毛刺和輕微的鋸齒線。這樣一來，不僅可以減少切削熱，而且切削變形也比較小。

嚴(yán)格控制刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)： 刀具磨損后，工件表面粗糙度值增大，切削溫度升高，工件變形增大。因此，除選擇耐磨性好的刀具材料外，刀具的磨損標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)大于0.2mm，否則容易產(chǎn)生碎屑結(jié)節(jié)。切削時(shí)，工件溫度一般不要超過100℃，以防止變形。

04、注意切削的順序

粗加工和精加工應(yīng)采用不同的切削順序。粗加工要求在短時(shí)間內(nèi)以較快的切削速度切削毛坯表面的多余材料，形成精加工所需的幾何輪廓。

因此，強(qiáng)調(diào)加工效率，追求單位時(shí)間內(nèi)的材料去除率，應(yīng)采用逆銑。而精加工要根據(jù)加工精度和表面質(zhì)量的要求多調(diào)整數(shù)控加工質(zhì)量，應(yīng)采用順銑。因?yàn)樵陧樸娺^程中，刀齒的切削厚度逐漸減小到零，加工硬化現(xiàn)象會(huì)減少，零件的變形會(huì)得到一定程度的抑制。

05、薄壁零件的二次壓制

在對(duì)鋁合金薄壁零件進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，夾緊力也是造成變形的重要原因，即使加工精度提高了，變形也是不可避免的。為了減少工件因夾緊而產(chǎn)生的變形，可在精加工達(dá)到尺寸之前，將被壓件松開釋放壓緊力，使工件自由恢復(fù)原狀，然后再稍加壓制。

二次壓制的操作點(diǎn)在支撐面上，夾緊力應(yīng)沿工件剛性好的方向作用。夾緊力的大小應(yīng)以?shī)A緊工件不松動(dòng)的強(qiáng)度為依據(jù)，這對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)和手感有較高要求。用這種數(shù)控加工方法的零件壓縮變形小。

06、鉆、銑加工方式

在帶型腔的零件的金屬數(shù)控加工中，如果銑刀直接下到零件中，會(huì)因銑刀缺乏含切削的空間而造成排屑不暢，導(dǎo)致大量切削熱的積聚，而產(chǎn)生膨脹變形，甚至可能造成塌刀、斷刀等事故。方法是先鉆后銑，即用不小于銑刀尺寸的鉆頭鉆出刀孔，然后用銑刀伸入刀孔開始銑削，這樣可以有效解決上述問題。

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