在飞机结构中，为了减轻重量，采用了（le）大量的铝合金材料的薄壁零件，由于铝合（hé）金零件材料热膨胀系数较大，薄壁加工过（guò）程中很容易变形。尤其是（shì）在采用自由锻毛坯时，加工余量（liàng）大，变形（xíng）问题（tí）更为突出。

　　1.加工变形的原因

　　铝（lǚ）合金零（líng）件加工变形的原因很多，与材质、零件形状、生产条件等都有关系。主要有以下几（jǐ）个方（fāng）面：毛坯内应力（lì）引起的变形，切削力、切（qiē）削热引起的变形，夹紧力引起的变形。

　　2.减少加工变形的工艺措施

　　（1）降低毛坯的内（nèi）应（yīng）力  采用自然或人（rén）工时效以及振（zhèn）动（dòng）处（chù）理，均可部分消除毛坯的内应力。预先加工也是行之（zhī）有效（xiào）的工艺方法。对肥头大耳的毛坯，由于（yú）余量大，故加工（gōng）后变形也大。若预先（xiān）加工掉毛坯的多余部分，缩小各（gè）部分（fèn）的余（yú）量，不仅可以减少以后工（gōng）序的加工变形（xíng），而且预先加工后放置一段时间，还可以释放一部分内应力。

　　（2）改善刀（dāo）具的切削能（néng）力  刀具的材料（liào）、几（jǐ）何参数对切削力、切削热有（yǒu）重要的影响，正确选择刀具，对减少零件加工变（biàn）形至（zhì）关重（chóng）要。

　　①合理选择刀具几何参数。前角：在保持（chí）刀刃强度的条件下，前（qián）角适当选择大一些，一方面可以磨出（chū）锋（fēng）利的刃（rèn）口，另外可以减少切削变形，使排屑顺利，进而降低切（qiē）削力和（hé）切削温（wēn）度。切忌使用负前角刀具。

　　后（hòu）角：后（hòu）角大小对后刀面磨损及加工表面（miàn）质量有直接的影响。切削厚度（dù）是选择后角的重要条件。粗铣时，由于进给量大，切削负（fù）荷重，发热量（liàng）大，要求刀具散热条件好，因此（cǐ），后角应选择小一些。精铣（xǐ）时，要求（qiú）刃口锋利，减轻（qīng）后刀面与加工表面的摩擦（cā），减小弹性变形，因此，后角（jiǎo）应选择大一（yī）些。

　　螺旋角：为使铣削（xuē）平稳，降低铣削力，螺（luó）旋角应尽可能选择大一些。

　　主（zhǔ）偏（piān）角：适当减小主偏角可以改善散热条件，使加工区的平均温度下降。

　　②改善刀（dāo）具结构（gòu）。减少铣刀齿数，加大容屑空间。由于铝合金材料塑性较大，加工中切削（xuē）变形较大，需（xū）要较大的容屑空间，因此容屑槽底（dǐ）半（bàn）径应（yīng）该较大、铣刀齿数较少为好。例如，φ20mm以下（xià）的铣刀采用两个刀齿；φ30——φ60mm的铣刀采用三个（gè）刀齿较好，以避免因切屑堵塞而引起薄壁（bì）铝（lǚ）合金零件的变形。

　　精磨刀（dāo）齿：刀（dāo）齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前，应该用细油石在刀齿前、后面轻轻磨几下，以消除刃磨刀齿时残留的毛刺及轻微的锯齿纹。这样，不但可以降低切削热而且（qiě）切削变形也（yě）比较小。

　　严格控制刀具（jù）的磨损（sǔn）标准：刀具磨损（sǔn）后，工件表（biǎo）面粗糙度值增加，切削温度上升（shēng），工件变形随之增加。因此，除选用耐磨性（xìng）好的刀具材料外，刀具磨损标（biāo）准不应该大于0.2mm，否则容易产（chǎn）生积屑瘤。切削时，工件（jiàn）的温度一般不要超过100℃，以防止变形。

　　③改善工件的夹装方法。对于刚性较差的薄壁铝合金工件，可以（yǐ）采用以（yǐ）下的夹装方法，以减少变（biàn）形：

　　对（duì）于薄壁衬（chèn）套类（lèi）零件，如果用三爪自定心卡盘或弹簧夹头从径向夹紧，加工后一（yī）旦松开，工件必然发生变形。此时，应该利用刚性较好的（de）轴向端面压紧的方法。以零（líng）件（jiàn）内孔定位，自制一个带螺纹的（de）穿心轴（zhóu），套入零（líng）件的内（nèi）孔，其上用一个（gè）盖（gài）板压紧端面再用螺帽背紧。加工外圆时就（jiù）可避免夹（jiá）紧（jǐn）变形（xíng），从而得到满意（yì）的加（jiā）工精度。

　　对薄壁薄板工（gōng）件进行加工时，最好选用真空（kōng）吸盘，以（yǐ）获得（dé）分（fèn）布均匀的夹紧力，再以（yǐ）较小的切（qiē）削用量来加工，可以很好地防止工件变形。

　　另外，还可以使用填塞法。为增加薄壁工件的工（gōng）艺刚性，可在工件内部填充介质，以（yǐ）减少装夹和切削过（guò）程中工件达变形（xíng）。例如，向工件内灌入含3%——6%硝酸钾的尿素熔融物，加工以后（hòu），将工件浸入水或酒（jiǔ）精中，就（jiù）可以将该填充物溶解倒出。

　　④合理安排工（gōng）序。高速切削时，由（yóu）于加工（gōng）余（yú）量大以及断续切削，因此铣削过程往往产（chǎn）生振动，影响加工精度（dù）和表面粗糙度。所以，数控高（gāo）速切削加工工（gōng）艺过程一般（bān）可分为（wéi）；粗加工-半精加工-清角加工-精加工等工序。对于精度要（yào）求高的零件（jiàn），有时需要进行二次半精加工，然后再进行精加工。粗加工之（zhī）后，零件可以自然冷却，消除粗（cū）加工产生（shēng）的内应（yīng）力，减小变形。粗加工之后留下的余量应（yīng）大（dà）于变形量，一般为（wéi）1——2mm。精加工时，零件精加（jiā）工表面要保持均匀的加工余量，一般以0.2——0.5mm为（wéi）宜，使刀具在加工过程中处于平稳的状态，可以（yǐ）大（dà）大减少切削（xuē）变形，获得良好的表面加工质量，保证产品的精度。

　　3.操作技（jì）巧

　　铝合金材料的零件在（zài）加工过程中变形，除了上述的原因之外，在实际操作中，操作方法也是非常重要的。

　　（1）对于加工余量大的零件，为使其（qí）在加工过（guò）程中有（yǒu）比（bǐ）较好的散（sàn）热条件，避免热量集中，加工时，宜采用对（duì）称加工。如有一块90mm厚的板料需要（yào）加工到（dào）60mm，若铣好一面后（hòu）立即铣削另一面，一（yī）次加工到最（zuì）后尺寸，则平面度达5mm；若采用反复进刀（dāo）对称加工，每一（yī）面分两次加工到最后尺寸（cùn），可保证平面度达到0.3mm。

　　（2）如（rú）果板材零件上有多个型腔，如图4所示。加（jiā）工时，不宜（yí）采用一个型腔一个型（xíng）腔的次序加工方法，这样容易造成零件受（shòu）力不均（jun1）匀而产（chǎn）生变形。采用分层多次加工，每一层尽量同时加工到所有（yǒu）的型腔，然（rán）后再加工下一个层次，使零件均匀受力，减小变形。

　　（3）通过改变切削用量来减少切削力、切削热。在切削用（yòng）量（liàng）的三要素中，背吃刀量对（duì）切削力的影响很大。如果加工余量太大（dà），一次走刀的切削力太大，不仅会使零（líng）件变形，而且还会影响机床主轴刚性、降低刀具的耐用度（dù）。如果减少背吃刀量，又会使生产效率大打折扣。不过，在数控加（jiā）工中都是高速铣削，可以克服这（zhè）一难题。在（zài）减少背吃刀量（liàng）的同（tóng）时，只要相应地增大进给，提高机床的（de）转速，就可以降低切削力，同时保证加工效率。

　　（4）走刀顺序也要讲究。粗加（jiā）工强调的是提高加（jiā）工效率，追求单位时间内的切（qiē）除率，一般可采用逆铣。即以最快的速度、最短的时间切除毛坯表面的多余（yú）材料，基本（běn）形成精加工所要求的几（jǐ）何轮廓。而精加工所（suǒ）强调的是高精度高质量，宜（yí）采用顺（shùn）铣（xǐ）。因为顺铣时（shí）刀齿的切削厚度从最大逐渐递减至零，加工硬化程度大为减轻，同时减轻零件的（de）变形程度。

　　（5）薄壁工件在加工时（shí）由于装夹产生变形（xíng），即（jí）使精（jīng）加工也是难以避免的。为使工件变（biàn）形减小到最低限（xiàn）度，可以在精加工（gōng）即将达到最后尺（chǐ）寸之前，把压紧件松一下，使工件自由恢复到（dào）原状，然后再轻微压紧，以刚（gāng）能夹（jiá）住工件为准（完（wán）全凭手感），这样可以获得理想的加工效果。总之，夹紧力的作用点最好在支承面上，夹（jiá）紧力应作（zuò）用在工件刚性好的方向，在保证工件（jiàn）不松动的前提下，夹紧力越小越好。

　　（6）在加工带型腔零件时，加工型腔时尽量不要让铣刀像钻头似的直接向下扎入零（líng）件，导致铣刀容屑空间不够，排屑不顺畅，造成零（líng）件过（guò）热、膨胀（zhàng）以及崩刀、断刀等不利（lì）现象。要先（xiān）用与铣刀同尺（chǐ）寸或大一号的钻头钻下刀孔，再（zài）用铣刀铣（xǐ）削（xuē）。或者，可以用CAM软件生（shēng）产螺旋下刀程（chéng）序。