變形加工工藝在多種工件材料上加工復雜幾何形狀是完全可行的。目前正在進行的工作主要是優化操作順序、選擇工藝參數、計算工具路徑、確定可達到的尺寸精度、疲勞壽命以及對機床和工具的要求。
變形加工是一種結合了兩種加工技術——薄壁件銑削和單點逐層成形(SPIF)——的混合加工工藝。由美國北卡羅萊納大學夏洛特分校、西北大學和克萊姆森大學的研究人員開發的這種新工藝可在3軸數控機床上加工出通常需要用5軸數控機床才能加工的零件幾何形狀。用變形加工技術加工各種葉輪(通常需要在5軸機床上銑削加工),可以縮短加工時間和降低加工成本。
薄壁件銑削是采用專門的銑刀和加工策略,銑削出壁厚和底部極薄的薄片形零件。在許多航空零部件的加工中,整體薄壁銑削件已逐漸取代了鈑金加工件。
單點逐層成形(SPIF)加工最初是為制造薄片金屬零部件而開發的一種無需模具的成形工藝。加工時,一個外形類似球頭立銑刀,但沒有刀齒的工具與夾持在框架中的金屬片單點接觸,并按照設定路徑,使工件逐層變形,加工出所需要的幾何形狀。
變形加工的原理是:首先采用薄壁銑削工藝從頂部到底部逐層進行切削,每次走刀都將該層的壁厚加工至其最終尺寸。這種銑削方式可使工件壁在加工時始終保持較好的剛度。然后用一個整體硬質合金球頭圓棒工具替換銑刀,進行單點逐層成形(SPIF)加工。該工具沿著預定路徑移動,以垂直于工具軸線的方向對工件薄壁施加壓力,使其發生塑性變形。工具從整個工件的頂部到底部逐層來回移動,使高度約為50mm、厚度為1mm的薄壁變形傾斜。
由于工件變形時,靠近薄壁邊緣處的回彈量大于薄壁中間部位的回彈量,因此工具的移動路徑并不是一條直線。為使薄壁保持平直,工具路徑必須是一條曲線。為了加工出所需要的工件幾何形狀,工具路徑的選擇相當重要。為了能一次加工出所要求的最終零件形狀,就必須準確預測出金屬薄片變形時的回彈量。然而,幾乎所有現成的加工數據都是基于冷軋薄板工藝。而在變形加工中,薄壁是通過切削(而非軋制)而成,因此回彈量預測是一個正在研究中的課題。
測量結果表明,變形加工所需功率小于常規切削加工的功率,因此傳統的機床都能勝任這種加工。
如要加工薄底工件,可首先在工件兩邊銑削一個凹腔,在中間形成一個很薄的平底,然后用變形工具將平底推擠成圓拱形。這種形狀可用于許多零部件(如散熱裝置),而采用傳統工藝很難加工出這種幾何形狀。
成形薄壁件的商業應用包括航空零部件中的T型加強筋板、回油板、型線等幾何形狀。成形薄底件的用途之一是飛機上的壓力艙壁。圓拱形可以增大底部面積,同時能承受相同的壓力,類似于鋁制飲料罐的底部。
雖然變形加工工藝仍處于開發階段,但有一點已經很明確:用該工藝在多種工件材料上加工復雜幾何形狀是完全可行的。目前正在進行的工作主要是優化操作順序、選擇工藝參數、計算工具路徑、確定可達到的尺寸精度、疲勞壽命以及對機床和工具的要求。
業務咨詢:932174181 媒體合作:2279387437 24小時服務熱線:15136468001 盤古機械網 - 全面、科學的機械行業免費發布信息網站 Copyright 2017 PGJXO.COM 豫ICP備12019803號