機(jī)械加工中的工件變形問題是一個(gè)比較常見且很難解決問題。首先，需要分析變形的原因，然后才能采取相對(duì)應(yīng)的措施。本文章就總結(jié)了四個(gè)主要影響因素，希望會(huì)對(duì)大家有所幫助。
機(jī)械加工過程中導(dǎo)致工件變形的因素
1. 工件的材料和結(jié)構(gòu)會(huì)影響工件的變形
變形量與形狀復(fù)雜度、長(zhǎng)寬比和壁厚成正比，與材料的剛度和穩(wěn)定性成正比。因此，在零件設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少這些因素對(duì)工件變形的影響。
特別是在大型零件的結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)應(yīng)合理。在加工前，還應(yīng)嚴(yán)格控制坯料的硬度、松動(dòng)等缺陷，以保證坯料的質(zhì)量，減少工件的變形。
2. 工件夾緊引起的變形
夾緊工件時(shí)，首先選擇正確的夾緊點(diǎn)，然后根據(jù)夾緊點(diǎn)的位置選擇合適的夾緊力。因此，夾緊點(diǎn)應(yīng)盡可能與支撐點(diǎn)一致，使夾緊力作用在支撐上。夾緊點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工面，并選擇受力不易引起夾緊變形的位置。
當(dāng)工件上有多個(gè)方向的夾緊力時(shí)，應(yīng)考慮夾緊力的順序。使工件與支架接觸時(shí)，夾緊力應(yīng)先作用，不易過大。對(duì)于平衡切削力的主夾緊力，應(yīng)持續(xù)作用。
其次，應(yīng)增加工件與夾具的接觸面積或采用軸向夾緊力。提高零件的剛度是解決夾緊變形的有效途徑。然而，由于薄壁零件的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它們的剛度較低。這樣，在夾緊力的作用下會(huì)發(fā)生變形。
增加工件與夾具的接觸面積可以有效地減小工件在夾緊過程中的變形。專用夾具的設(shè)計(jì)和制造可以使夾緊力作用在端面上，解決工件因壁薄、剛度差而產(chǎn)生的彎曲變形。
機(jī)械加工
3. 工件加工引起的變形
在切削過程中，由于切削力的作用，工件在力的方向上產(chǎn)生彈性變形，這就是我們常說的切削現(xiàn)象。應(yīng)在工具上采取相應(yīng)措施處理此類變形。精加工時(shí)，工具應(yīng)鋒利，一方面可以減少刀具與工件摩擦形成的阻力，另一方面可以提高刀具在切削工件時(shí)的散熱能力，從而降低工件上的殘余內(nèi)應(yīng)力。
在薄壁零件的車削加工中，合理的刀具角度對(duì)切削力、熱變形和工件表面的微觀質(zhì)量至關(guān)重要。刀具前角決定切削變形和刀具前角的銳度。如果前角較大，切削變形和摩擦?xí)p小，但是如果前角過大，刀具的楔角會(huì)減小，刀具的強(qiáng)度會(huì)減弱，刀具的散熱不良，磨損會(huì)加快。因此，在車削鋼材料薄壁零件時(shí)，通常使用高速刀具，前角為6°~30°，硬質(zhì)合金刀具，前角為5°~20°。
如果刀具后角較大，摩擦力較小，切削力相應(yīng)減小，但如果后角過大，則會(huì)削弱刀具的強(qiáng)度。車削薄壁零件時(shí)，使用高速鋼車刀，刀具后角為6°~12°，使用硬質(zhì)合金刀具，后角為4°~12°，精車時(shí)取較大的后角，粗車時(shí)取較小的后角。車削薄壁零件的內(nèi)外圓時(shí)，取大的主偏轉(zhuǎn)角。正確選擇刀具是處理工件變形的必要條件。
刀具與工件之間摩擦產(chǎn)生的熱量也會(huì)使工件變形，因此通常選擇高速加工。在高速加工中，由于切屑在短時(shí)間內(nèi)被去除，大部分切削熱被切屑帶走，從而減少了工件的熱變形;其次，在高速加工中，由于切削層材料軟化部分的減少，也可以減少零件的變形，這有利于保證零件的尺寸和形狀精度。此外，切削液主要用于降低切削過程中的摩擦和切削溫度。合理使用切削液對(duì)提高刀具耐用度、加工表面質(zhì)量和加工精度具有重要作用。因此，為了防止零件在加工過程中變形，需要合理使用足夠的切削液。
在加工中使用合理的切削參數(shù)是保證零件精度的關(guān)鍵因素。加工精度要求高的薄壁零件時(shí)，一般采用對(duì)稱加工，以平衡相對(duì)兩側(cè)產(chǎn)生的應(yīng)力，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，加工后工件平整。然而，當(dāng)在一個(gè)過程中采用較大的切削量時(shí)，由于拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的不平衡，工件會(huì)發(fā)生變形。
薄壁零件在車削過程中的變形是多方面的。夾緊工件時(shí)的夾緊力，切削工件時(shí)的切削力，以及工件阻礙刀具時(shí)的彈性變形和塑性變形，導(dǎo)致切削區(qū)域溫度升高而產(chǎn)生熱變形。因此，粗加工時(shí)，回進(jìn)給量和進(jìn)給量可以較大;精加工時(shí)刀具量一般為0.2~0.5mm，進(jìn)給速度一般為0.1~0.2mm/r，甚至更小，切削速度為6~120m/min，精加工時(shí)切削速度應(yīng)盡可能高，但不易過高。合理選擇切削參數(shù)，減少零件變形。
4. 加工后應(yīng)力變形
加工后，零件本身存在內(nèi)應(yīng)力。這些內(nèi)應(yīng)力分布處于相對(duì)平衡狀態(tài)。零件形狀相對(duì)穩(wěn)定，但在去除部分材料和熱處理后，內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化。此時(shí)，工件需要再次達(dá)到應(yīng)力平衡，因此形狀發(fā)生變化。為解決這種變形，可將待矯直的工件通過熱處理堆成一定高度，并用一定的工裝壓制成平整狀態(tài)，然后將工裝與工件一起放入加熱爐，可根據(jù)不同的零件材料選擇不同的加熱溫度和加熱時(shí)間。熱矯直后，工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。此時(shí)，工件不僅獲得了較高的直線度，而且消除了加工硬化現(xiàn)象，更便于零件的進(jìn)一步精加工。鑄件應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理，盡可能消除內(nèi)部殘余應(yīng)力，采用變形后再加工的方法，即粗加工時(shí)效再加工。
機(jī)械加工
對(duì)于大型零件，應(yīng)采用仿形加工，即估計(jì)裝配后工件的變形。在機(jī)械加工過程中，應(yīng)將變形保留在相反的方向，這樣可以有效防止裝配后零件的變形。綜上所述，對(duì)于容易變形的工件，在毛坯和加工工藝上應(yīng)采取相應(yīng)的對(duì)策，并根據(jù)不同情況進(jìn)行分析，找到合適的工藝路線。當(dāng)然，上述方法只能進(jìn)一步減小工件變形。如果想更高精度的工件，還需進(jìn)一步的深入研究。
工具電極的制造方法，較普通的是用車、磨等加工至所需尺寸，或用所需尺寸的線材校直作為電極，使用時(shí)裝到電火花機(jī)床上，由于多次裝夾，工具電極與電火花機(jī)床主軸的同軸度較差，工具電極的精度也就受到影響，從而也會(huì)影響精密五金加工精度。機(jī)械加工
采用反拷法制造工具電極，是將工具電極毛坯安裝在電火花機(jī)床的主軸上，用反拷塊銅鎢合金或反拷絲（鉬絲、銅鎢合金絲）加工電極至所需尺寸。由于反拷塊在加工過程會(huì)有損耗，很難從原電極毛坯直徑預(yù)測(cè)加工出的工具電極直徑。因此，需要反復(fù)測(cè)量，反復(fù)加工，才能達(dá)到所需的尺寸。同時(shí)，反拷塊工作面的直線度和垂直度誤差也會(huì)直接復(fù)制到工具電極上，影響到工具電極的制造精度。
在傳統(tǒng)的電火花加工的基礎(chǔ)上，輔以高溫處理工藝，進(jìn)行微孔的電火花高溫成型，精密五金加工可獲得比普通電火花加工更好的效果。可在奧氏體不銹鋼上加工直徑0.12mm深20mm的孔，表面粗糙度小于0.08-0.16微米 ，直徑誤差在0.01mm以內(nèi)。微孔在電火花加工時(shí)因孔壁和工具電極之間的間隙很小，排屑問題很突出，故出現(xiàn)了超聲振動(dòng)電火花加工和高壓沖液電火花加工方法。超聲振動(dòng)電火花加工方法宜用于孔徑0.4-0.4mm的孔加工，但深徑比不能太大，加工效率是上述普通電火花加工的4-5倍。