[发明专利]一种高纯铝类薄壁零件内球面的精密加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密加工方法，尤其是一种高纯铝材料薄壁零件内球面的精密加工方法。 

背景技术

高纯铝具有密度小，热导率与电导率高，对光的反射率也高；其表面有一层很薄的致密的氧化膜，铝越纯这层氧化膜(Al₂O₃膜)也越纯，对大气有很强的抗腐蚀性能，其保护性能也越强；没有低温脆性，其强度与塑性均随着温度的下降而升高等优异的性能。成为此类功能元件首选材料之一。反光器件一般要求反射光路按一定的规律传导，在特定的几何外形上其表面光洁程度越高，反射光路一致性越好，光性能越理想。而较差的表面质量会降低成像分辨率，其散射将造成很大的能量损失，同时在光路中带入大量杂光，从而使整个系统的性能指标大大降低，严重时根本无法成像。加工中要最大程度地降低表面粗糙度，并消除或减少次表面破坏层，以形成良好的光学表面。最理想是达到镜状光泽面(Ra0.04以内)或镜面(Ra0.01)。 

然而，镜面加工通常要求材料有较好的切削性能和一定的硬度，对使用的切削工具有较高的要求。主要针对光学玻璃，碳化硅，不锈钢等硬材料器件的加工，通常由超精磨/抛、镜面磨削实现。对于软金属其弹性小，塑性高，加工易变形，粘刀，起刺等特点制约着其表面质量的提高；加工中热变形大，热烧伤，热应力；加工中振动、颤刀对其成型影响都很大；并且精密加工方法中的磨削、抛光方法已不能应用，难以实现精密级的表面质量状况。虽然已有相关铝合金铣削加工平面镜面和金刚石刀具切削较硬合金的相关研究，但对于纯铝、铜类超软金属的镜面加工尚未见报道。应用常规方法批量化加工高纯度软金属零件，达到精密级(Ra0.04)的生产加工更是未见其例，是目前机加行业内普遍存在的难题。 

某高纯铝零件采用粗加工后，由于零件材料很软，一端内外皆呈球面且壁薄，不但装夹困难，且径向装夹易产生夹紧变形。同时，零件内球面作为光传导面，要求达到极高的表面光洁度，之前采用多种装夹方式与加工方法都未达到要求，采用相关人员优化设计的宝石刀也未见效果，都出现变形，振颤波纹，表面不均匀和不光亮的现象。 

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术高纯铝薄壁零件加工困难、内球面高表面质量难以达到要求的问题，本发明提出一种在数控车削加工中，能够有效定位、安装薄壁软材料零件，防止其在加工中出现变形、振颤、切屑划伤、积屑瘤等现象，且加工方便、能满足内表面高质量要求的加工方法。 

本发明的技术解决方案是：一种高纯铝类精密零件的加工方法，其包括如下步骤： 

步骤1：粗车形状 

在一般数控车床上，将棒料一端装入开口胎中，轻夹于机床主轴上，车外径到到设计尺寸，要求公差在0～-0.05mm之间。车内腔留0.5mm余量； 

步骤2：机床预热 

启动HARDINGE CONOUEST T42一般精密数控车床，对机床进行足够的预热准备，使机床至稳定状态，并保证运转良好； 

步骤3：对刀与中心偏差补偿 

预热完成后，装夹一段铝合金试件，用预先改制的刀具平试件端面，然后测量刀具路径与主轴/工件回转中心偏差，将此偏差值输入机床进行补偿，使刀尖与零件回转中心达到较高的重合度； 

步骤4：配制螺套和螺帽，装夹零件 

配制螺套，使零件外径与螺套内孔留有少量的配合间隙，螺套内垫入少许弹性物质，左端与螺套紧贴，配制螺帽压紧零件右端面，与螺套旋合，一起装夹于主轴上； 

步骤5：启动程序，空挡提速 

在程序中预先设定进入切削前的起刀、驻刀点及合适的停留时间； 

步骤6：车削半精加工 

进给量：0.005mm/r，切削速度：100m/min，留0.05mm余量进行精加工； 

步骤7：车削精加工 

第一次走刀：转速：3000～3200n/min 

            进给量：0.02mm/r 

            背吃刀量：0.02mm 

第二次走刀：转速：3000～3200n/min 

            进给量：0.01mm/r 

            背吃刀量：0.01mm 

第三次走刀：转速：3000～3200n/min 

            进给量：0.005mm/r 

            背吃刀量：0.01mm 

步骤8：拆卸零件