[发明专利]一种切削加工铝合金零件温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种切削加工铝合金零件温度补偿方法。

背景技术

部分铝合金零件结构复杂、直径大、壁厚薄，目前加工该类零件时，通常在现场加工后零件尺寸的实际值与检测室内检测到的零件在标准温度下的实际值的不一致，其原因是铝合金材料零件自身的刚性差、强度弱、线膨胀系数大，在非标准温度下加工后，其零件尺寸的实际值与在标准温度（20℃）进行检测得到的零件的实际值存在很大误差，造成零件尺寸超差报废。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种切削加工铝合金零件温度补偿方法，该方法通过温度、线膨胀系数、标称尺寸之间的关系计算出换算尺寸，并建立温度补偿表，将在工作环境温度下测得的零件尺寸的实际值换算为相应的标准温度下的实际值，从而达到准确测量；在零件加工过程中，将零件标称尺寸加上换算尺寸所得到的值作为零件加工的尺寸要求值，从而达到精确加工的目的。

本发明的方法，包括以下步骤：

1）测量标准件温度和被加工零件的温度；

2）使用测具在标准件上对零后，测量零件尺寸；

3）按下面公式进行温度补偿计算以获得换算尺寸：

换算尺寸= [（被加工零件温度-20）×零件线膨胀系数-（标准件温度-20）×标准件线膨胀系数]×零件标称尺寸；

其中标准件线膨胀系数或零件线膨胀系数按材质为：工具钢为0.0000117 /℃，铝合金为0.0000225 /℃，高速钢为0.0000126 /℃；

4）根据零件的温度、标准件的温度、在工作温度下零件尺寸的实际值和换算尺寸进行补偿计算，换算出相应的零件在标准温度下的实际值：

相应的零件在标准温度下的实际值=在工作温度下零件尺寸的实际值-换算尺寸；

在零件加工过程中，将零件标称尺寸加上换算尺寸所得到的值作为零件加工的尺寸要求值。

本发明的方法首次在铝合金零件的切削加工中采用温度补偿技术，根据零件（铝合金材质）与测量标准件（工具钢或高速钢）的线膨胀系数，建立不同工作温度下的零件与标准件之间的长度关系公式，并获得零件在标准温度下的实际值与在工作温度下零件尺寸的实际值之间的换算尺寸，再换算出相应的零件在标准温度下的实际值，从而解决了由于温度不同造成的测量结果不稳定、重复性不高的问题；在零件加工过程中，将零件标称尺寸加上换算尺寸所得到的值作为零件加工的尺寸要求值，从而达到精确加工的目的。

在实际生产过程中，按照零件标称尺寸将换算尺寸编制成温度补偿表，可直接在加工该类零件时查表使用，温度补偿表分别如表1、表2所示；

表1

表2

具体实施方式

实施例

加工的零件为铝合金材料，最大直径Φ1167.0284±0.127，进行加工的某处直径为Φ1145.7432，公差为±0.05，标准件为工具钢；

零件为铝合金的线膨胀系数为0.0000225， 标准件为工具钢的线膨胀系数为：0.0000117；

具体工作过程如下：

1）测量标准件温度和被加工零件的温度；

利用接触式温度测量仪对零件温度进行测量，待读数稳定后记录温度实际值，零件温度为24℃；标准件材质为工具钢，利用接触式温度测量仪对标准件温度进行测量，待读数稳定后记录温度实际值，温度为22℃；

2）使用测具在标准件上对零后，测量在工作温度下零件尺寸的实际值；

3）按下面公式进行温度补偿计算获得换算尺寸；

换算尺寸= [（被加工零件温度-20）×零件线膨胀系数-（标准件温度-20）×标准件膨胀系数]×零件标称尺寸=[（24-20）×0.0000225-（22-20）×0.0000117]×1145.7432=0.08；

表1、表2为根据零件标称尺寸1145.7432编制的温度补偿表；

4）根据零件的温度、标准件的温度、工作温度下零件尺寸的实际值和换算尺寸进行补偿计算，换算出相应的零件在标准温度下的实际值：

相应的零件在标准温度下的实际值=工作温度下零件尺寸的实际值-换算尺寸；

在零件加工过程中，将零件标称尺寸加上换算尺寸所得到的值作为零件加工的尺寸要求值。

比较相应的零件在标准温度下的实际值与标称尺寸1145.7432的差值是否落在±0.05公差的范围内，以控制零件在工作温度下的尺寸加工。

在铝合金零件加工过程中经过验证，证明了温度补偿技术的有效性，减少了零件由于温度原因造成测量不准从而引起的产品报废率，提高了生产效率，废品损失率由90%降低到2.9%。