铝合金薄壁型腔零件的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金薄壁零件加工技术领域，特别地，涉及一种铝合金薄壁型腔零件的加工方法。
【背景技术】
[0002]铝合金薄壁零件一般的加工工艺过程为:下料—粗铣—热处理—精铣。
[0003]由于铝合金材质的特性导致其刚性强度差，并且又是薄壁构件，因此在加工过程中会受到切削力、切削热、夹紧力等外力影响，从而对零件的尺寸精度、表面质量等产生较大的影响;此外还可能由于整个加工系统产生的振动形成对零件的振动力，从而导致零件的结构变形，甚至出现零件撕裂和报废的情况。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种铝合金薄壁型腔零件的加工方法，以解决现有针对铝合金薄壁零件的加工方法，容易构成对零件的尺寸精度、表面质量的影响;而加工系统的振动力也可能使零件结构发生变形甚至撕裂和报废的技术问题。
[0005]本发明提供一种铝合金薄壁型腔零件的加工方法，包括以下步骤:a、进行机床选择，选择普通加工中心加工与高速铣加工进行结合加工;b、进行进刀方式的选择，选择由斜线进刀方式改进获得的之字形进刀方式进行加工;C、注蜡操作，在铝合金原料与装载铝合金原料的工装之间注入熔融状态的石蜡，并使石蜡缓慢冷却并凝固；d、粗铣加工，采用普通加工中心对工装内的铝合金原料进行粗铣加工，并利用凝固的石蜡抵消粗铣过程中对铝合金原料产生的压应力变形;e、精铣加工，采用高速铣对工装内的铝合金原料进行精铣加工形成铝合金薄壁型腔零件;f、脱蜡操作，将铝合金薄壁型腔零件与工装之间的石蜡加热熔化并脱出，获取成型的铝合金薄壁型腔零件。
[0006]进一步地，步骤a中的机床选择具体为:普通加工中心加工时，采用大背吃刀量以及慢进给加工;高速铣加工时，采用高转速、快进给以及小背吃刀量去除加工量。
[0007]进一步地，步骤b中的斜线进刀，采用侧刃切削铝合金原料;加工时设定两个角度:第一个角度为在加工平面内的角度，铝合金原料的加工面设定为X-Y平面，刀具在铝合金原料的加工面上的加工轨迹与X轴的夹角;第二角度为与铝合金原料加工面垂直方向的夹角，即刀具切入铝合金原料的加工面的倾斜角度。
[0008]进一步地，随着斜线进刀的第二角度减小，刀具每次背吃刀量浅且有利于刀具和铝合金原料的保护，同时使得切入斜线增长以及加工线路加长;反之，随着斜线进刀的第二角度增大，斜线进刀趋向于端刃切削。
[0009]进一步地，步骤b中的之字形进刀，属于斜线进刀的改进型进刀方式，将一步斜线进刀划分为多步斜线小进刀，每一步斜线小进刀的行程小且引起刀具和铝合金原料的变形小。
[0010]进一步地，步骤c中的注蜡操作具体步骤为:将石蜡放入容器内加热熔化并保持47°C_90°C的温度;将工装以及铝合金原料预热至47°C_90°C;将热熔状态的石蜡导入铝合金原料与工装之间并保持47°C_90°C的温度3min-7min;整体缓慢冷却至室温，使石蜡缓慢凝固并紧密贴合于铝合金原料的外壁面上。
[0011]进一步地，步骤d中利用普通加工中心对铝合金原料的粗铣加工，利用冷却凝固的石蜡与铝合金原料壁体的贴合以吸收刀具加工时对铝合金原料产生的震动能力以及抵抗刀具加工时铝合金原料壁体的压应力变形;铝合金原料经过粗铣后的壁厚在2_-4_。
[0012]进一步地，步骤e中利用高速铣对铝合金原料的精铣加工，在加工时，采用小背吃刀量、重复铣削以及分层顺铣的加工方式防止铝合金原料的薄壁变形；加工铝合金薄壁型腔零件时，采用刀径为的刀具，选择每齿进给量为0.03mm-0.07mm,切削速度为200m/min-300m/min，刀具转速为 15000-25000r/min，进给速度为 1500mm/min-2500mm/min，背吃刀量为0.2mm-0.4mm η
[0013]进一步地，步骤f中的脱蜡操作具体步骤为:将加工好的铝合金薄壁型腔零件与工装加热至47°C_90°C，使大部分的石蜡从铝合金薄壁型腔零件与工装之间熔化，将铝合金薄壁型腔零件从工装上拆卸并放入脱蜡溶液中浸泡;将铝合金薄壁型腔零件表面的石蜡去除后进行水洗;水洗后在47°C_90°C的环境下烘干。
[0014]进一步地，加工铝合金薄壁型腔零件的薄底壳体时，刀具从远离薄底壳体的支承最远位置开始加工，并一直保持向下加工，逐步向支承位置靠近;薄底壳体的底面需一次加工到尺寸，避免重复进给。
[0015]本发明具有以下有益效果:
[0016]本发明铝合金薄壁型腔零件的加工方法，采用石蜡进行辅助加工，由于石蜡具有质量轻、强度适中等的物理特性，并且与铝合金材料能够紧密贴合，能够加工时能够通过石蜡吸收震动能量，大大降低了零件变形的风险。只要零件的工装设计得当，注入石蜡，可极大的降低了产品报废风险，且加工精度和表面粗糙度都有提高，加工精度可达到Ral.6μπι。适用于各类铝合金薄壁零件的粗加工和精加工。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1是本发明优选实施例的铝合金薄壁型腔零件的加工方法的结构框图；
[0020]图2是本发明优选实施例的铝合金薄壁型腔零件的结构示意图；
[0021]图3是本发明优选实施例的铝合金薄壁型腔零件与工装的组合结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0023]图1是本发明优选实施例的铝合金薄壁型腔零件的加工方法的结构框图；图2是本发明优选实施例的铝合金薄壁型腔零件的结构示意图；图3是本发明优选实施例的铝合金薄壁型腔零件与工装的组合结构示意图。
[0024]如图1所示，本实施例的铝合金薄壁型腔零件的加工方法，包括以下步骤:a、进行机床选择，选择普通加工中心加工与高速铣加工进行结合加工;b、进行进刀方式的选择，选择由斜线进刀方式改进获得的之字形进刀方式进行加工;c、注蜡操作，在铝合金原料与装载铝合金原料的工装之间注入熔融状态的石蜡，并使石蜡缓慢冷却并凝固；d、粗铣加工，采用普通加工中心对工装内的铝合金原料进行粗铣加工，并利用凝固的石蜡抵消粗铣过程中对铝合金原料产生的压应力变形;e、精铣加工，采用高速铣对工装内的铝合金原料进行精铣加工形成铝合金薄壁型腔零件;f、脱蜡操作，将铝合金薄壁型腔零件与工装之间的石蜡加热熔化并脱出，获取成型的铝合金薄壁型腔零件。
[0025]如图1所示，本实施例中，步骤a中的机床选择具体为:普通加工中心加工时，采用大背吃刀量以及慢进给加工。高速铣加工时，采用高转速、快进给以及小背吃刀量去除加工量。上述大背吃刀量与小背吃刀量为一组相对参数，通过普通加工中心进行设定的背吃刀量加工，然后通过高速铣减小背吃刀量进行加工。大背吃刀量和小背吃刀量均通过设计要求确定。
[0026]如图1和图2所示，本实施例中，步骤b中的斜线进刀，采用侧刃切削铝合金原料;加工时设定两个角度。第一个角度为在加工平面内的角度，铝合金原料的加工面设定为X-Y平面，刀具在铝合金原料的加工面上的加工轨迹与X轴的夹角。第二角度为与铝合金原料加工面垂直方向的夹角，即刀具切入铝合金原料的加工面的倾斜角度。可选地，在X-Y平面内，刀具在铝合金原料的加工面上的加工轨迹与X轴的夹角为零。
[0027]本实施例中，随着斜线进刀的第二角度减小，刀具每次背吃刀量浅且有利于刀具和铝合金原料的保护，同时使得切入斜线增长以及加工线路加长。反之，随着斜线进刀的第二角度增大，斜线进刀趋向于端刃切削。
[0028]如图1和图2所示，本实施例中，步骤b中的之字形进刀，属于斜线进刀的改进型进刀方式。将一步斜线进刀划分为多步斜线小进刀。每一步斜线小进刀的行程小且引起刀具和铝合金原料的变形小。
[0029]如图1、图2和图3所示，本实施例中，步骤c中的注蜡操作具体步骤为:将石蜡放入容器内加热熔化并保持47°C_90°C的温度。将工装以及铝合金原料预热至47°C_90°C。将热熔状态的石蜡导入铝合金原料与工装之间并保持47°C_90°C的温度3min-7min。整体缓慢冷却至室温，使石蜡缓慢凝固并紧密贴合于铝合金原料的外壁面上。
[0030]如图1、图2和图3所示，本实施例中，步骤d中利用普通加工中心对铝合金原料的粗铣加工。利用冷却凝固的石蜡与铝合金原料壁体的贴合以吸收刀具加工时对铝合金原料产生的震动能力以及抵抗刀具加工时铝合金原料壁体的压应力变形。铝合金原料经过粗铣后的壁厚在2mm-4mm。
[0031]如图1、图2和图3所示，本实施例中，步骤e中利用高速铣对铝合金原料的精铣加工。在加工时，采用小背吃刀量、重复铣削以及分层顺铣的加工方式防止铝合金原料的薄壁变形。加工招合金薄壁型腔零件时，采用刀径为2mm-6mm的刀具。选择每齿进给量为0.03mm-0.07mm。切削速度为200m/min-300m/min。刀具转速为15000-25000r/min。进给速度为1500mm/min-2500mm/min。背吃刀量为 0.2mm-0.4mm。
[0032]如图1、图2和图3所示，本实施例中，步骤