鋁合金是重要的工業(yè)原料。由于其硬度相對較小，熱膨脹系數(shù)較大，在薄壁、薄板類零件的機(jī)械加工中容易發(fā)生變形。除了改善刀具性能以及預(yù)先采用時效處理消除材料的內(nèi)應(yīng)力之外，從加工工藝的角度，也可以采取一些手段，盡可能減少材料的加工變形。
對于加工余量較大的鋁合金零件，為了創(chuàng)造較好的散熱條件，減少熱變形，必須盡量避免熱量過于集中，可以采取的方法就是對稱加工。舉例來說，有一塊90毫米厚的鋁合金板，需要將其銑削至60毫米厚，如果銑好一面之后立即翻過來銑另一面，由于每個面都是一次加工到最后的尺寸，連續(xù)加工余量較大，就會造成熱量集中的問題，這樣銑削好的鋁合金板平面度只能達(dá)到5毫米。如果采用兩面反復(fù)進(jìn)刀的對稱加工方法，使每個面都至少分兩次加工，直到達(dá)到最后的尺寸，這樣有利于散熱，平面度可以控制在0.3毫米。
▌ 一、 分層多次加工法
當(dāng)鋁合金板類零件上有多個型腔需要加工時，如果采用一個型腔一個型腔依次加工的方法，就容易使型腔壁由于受力不均勻而纏上變形。最好的解決方法是采取分層多次加工法，即同時對所有型腔進(jìn)行加工，但不是一次加工完成，而是分若干個層次，逐層加工到需要的尺寸。這樣零件受力會比較均勻，變形的幾率較小。
▌ 二、恰當(dāng)選擇切削用量
選擇恰當(dāng)?shù)那邢饔昧靠梢杂行p少切削過程中的切削力和切削熱。機(jī)械加工過程中，切削用量偏大會導(dǎo)致一次走刀的切削力過大，極易造成零件的變形，而且對機(jī)床主軸剛性和刀具的耐用度都會造成影響。在切削用量的各個要素中，對切削力影響最大的就是背吃刀量。按說減小背吃刀量有利于保證零件不變形，但同時又會降低加工效率。數(shù)控加工的高速銑削能夠解決這一問題，只需要在減小背吃刀量的同時，相應(yīng)地增大進(jìn)給量，并提高機(jī)床的轉(zhuǎn)速，就可以既降低切削力，又能夠保證加工效率。
▌三、 改善刀具的切削能力
刀具的材料、幾何參數(shù)對切削力、切削熱有重要的影響，正確選擇刀具，對減少零件加工變形至關(guān)重要。
① 合理選擇刀具幾何參數(shù)。
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。
后角：后角大小對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，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，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。
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。
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。
② 改善刀具結(jié)構(gòu)。
減少銑刀齒數(shù)，加大容屑空間。由于鋁合金材料塑性較大，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。例如，φ20mm以下的銑刀采用兩個刀齒；φ30～φ60mm的銑刀采用三個刀齒較好，以避免因切屑堵塞而引起薄壁鋁合金零件的變形。
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。
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，工件的溫度一般不要超過100℃，以防止變形。
▌ 四、走刀順序有講究
粗加工和精加工應(yīng)該采用不同的走刀順序。粗加工要求以最快的切削速度，在最短的時間內(nèi)切除毛坯表面的多余材料，形成精加工所要求的幾何輪廓。因此強(qiáng)調(diào)的是加工效率，追求單位時間內(nèi)的材料切除率，應(yīng)該使用逆銑。而精加工對加工精度和表面質(zhì)量要求更高，強(qiáng)調(diào)加工質(zhì)量，應(yīng)該使用順銑。由于順銑時刀齒的切削厚度從最大逐漸遞減為零，會大大減少加工硬化現(xiàn)象，并且對零件的變形也有一定程度的抑制作用。
▌ 五、薄壁件二次壓緊
在加工鋁合金薄壁件時，裝夾時的壓緊力也是產(chǎn)生變形的一個重要原因，這是即便提高加工精度也難以避免的。為了降低工件由于裝夾而產(chǎn)生的變形，可以在精加工達(dá)到最后尺寸之前，將壓緊的零件松一下，釋放壓緊力，使零件自由恢復(fù)到原狀，然后再重新輕微壓緊。二次壓緊的作用點(diǎn)最好在支承面上，夾緊力應(yīng)作用在工件剛性好的方向，壓緊力大小以剛能夾住工件不發(fā)生松動為準(zhǔn)，這對于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和手感有較高的要求。這樣加工出的零件壓緊變形是較小的。
▌ 六、先鉆后銑加工法
在加工帶型腔的零件時，如果用銑刀直接向下扎入零件會因?yàn)殂姷兜娜菪伎臻g不足而造成排屑不暢，從而導(dǎo)致零件積累大量的切削熱，并發(fā)生膨脹變形，甚至有可能造成崩刀、斷刀等事故。最好的方法是先鉆后銑，即先是用尺寸不小于銑刀的鉆頭鉆出刀孔，再用銑刀伸入刀孔開始銑削，這樣可以有效解決上面提到的問題。