鋁合金切削刀具加工參數(shù)分析與選用

1、鋁合金切削刀具加工參數(shù)分析與選用冷加工www. metalworklngi950. com冷加工www. metalworklngi950. com常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院（江蘇213164） 董必薛冷加工www. metalworklngi950. com冷加工www. metalworklngi950. com鋁合金是以鋁為基的合金的總稱，其主要合金元索 有Cu、Si、Mg、Zn等。鋁合金的密度都較低，并且具 有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性能。有些種類的鋁合 金強(qiáng)度較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，能用于制造承受載荷 的機(jī)械零件；有些則塑性較大，宜加工成形和鑄造各種 零件。隨君航空、航天、建材和輕工

2、等工業(yè)的蓬勃發(fā)展 以及日常生活用品需求的快速增長(zhǎng)，鋁合金發(fā)展異常迅 孫，應(yīng)用日益廣泛，其使用量已僅次于鋼。1.鋁合金的切削加工性鎧合金按生產(chǎn)工藝分為變形鋁合金和鑄造鋁合金 （或稱鑄鋁合金）兩大類。前者主要包括防銹鋁合金、 硬鋁合金和超硬鋁合金、鍛鋁合金尋，我國的牌號(hào)分別 足LF、LY和LC及LD；后者主要包括硅鋁合金、鉗銅 合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金等，我國的牌號(hào)是ZI.常用 來制造發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體、活塞和油泵等。各種狀態(tài)下的變形鋁合金，其強(qiáng)度和硬度都不高， 切削加工的難度在于有較高的刻性，切削時(shí)易形成積鬲 獻(xiàn) 難以獲得良好的表面質(zhì)雖:。如LF2及1用、1.Y12和 LD2等變形鋁合金在退火狀態(tài)下

3、的伸長(zhǎng)率達(dá)20%以上， 切削加工性較差。鑄鋁合金曹性低，伸長(zhǎng)率-般在4%以下，不宜壓 力加工，大多數(shù)切削加工性較好。硅鋁合金的鑄造性能 好，力學(xué)性能優(yōu)良，是最重要也是應(yīng)用最廣泛的鑄鉛合 金。由于硅鋁合金組織中含有硅晶體，其切削加工性與 硅的含量有關(guān),硅含最越髙，對(duì)刀具磨損越嚴(yán)蛋，切削 加工性也就越差。2切削鋁合金的刀具材料從鋁合金的切削加工性可知，無論從砂輪還足從零 件的精度和表面粗糙度等方面而言，均不能采用磨削工 藝手段對(duì)鋁合金進(jìn)行刃削加工。而無論是車（鋰）削、 銃削、鉆削中的哪種切削加工類型，都要求刀具耐磨， 切削刃鋒銳，具有大的正前角，刀具前、后刀面表面粗 糙度值盡可能小，前刀面抗粘接，

4、排屑流暢等。為此, 涂層和非涂層的中、細(xì)晶粒的YG類硬質(zhì)合金（ISO K10 K20）、聚晶復(fù)合金剛石（PCD,也稱金剛石燒結(jié)體） 以及天然金剛石是適宜的切削鋁合金的刀具材料，它們 都可以保證刀具刃口鋒利且耐磨損。自20世紀(jì)70年代末至80年代初，CVD金剛石技 術(shù)問世以來，CVD金剛石刀具因其成本較PCD刀具和 天然金剛石低廉、使用性能在許多方面超過PCD的同類 產(chǎn)品而被迅速應(yīng)用于鋁合金的切削加工之中。另外，鑄鋁合金據(jù)其硅含量的不同，選用的刀具材 料也不盡相同。對(duì)氣12%的鑄鋁合金可采用ISO K10 K20等碩質(zhì)合金刀具；當(dāng) 12%時(shí)，可采用PCD 刀具或CVD金剛石刀具；而對(duì)于妙達(dá)16%

5、 18%的過 硅鋁合金，最好采用PCD刀具或CVD金剛石刀具。研 究還表明，PCD刀片粒度號(hào)越大，刀具的抗磨損性能越 強(qiáng)。所以，妙“ 12%的鋁合金應(yīng)優(yōu)選中粒度的PCD刀 片；而 12%的則應(yīng)優(yōu)選粗粒度的PCD刀片；在任 何悄況下，細(xì)晶粒紐織的PCD刀片不能用來加工 10%的硅鋁合金。需要注意的是，加工鋁合金不宜采用AI2O3基陶瓷 刀具，因?yàn)檠趸说臍饣X切屑（Al2O3）與該刀具材 料相同，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生化學(xué)親和力而產(chǎn)生粘結(jié)與積屑 瘤，逍成摩擦阻力增大而便刀具磨損加快。3. 切削鋁合金的刀具幾何參數(shù)（1）硬質(zhì)合金刀具 采用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀進(jìn)行 切削加工時(shí)，其刀片兒何參數(shù)選擇為：前角人=20

6、。， 后角m“l(fā)°20。；斷屑槽為卷曲導(dǎo)向型或平行類型， 表面應(yīng)光滑；刀具各二作表面應(yīng)梢細(xì)磨制而成。由于刀 具強(qiáng)度不存在問題，刀尖角®可根據(jù)加工需要，在35° 80。間選擇。冷加工www. metalworklngi950. com冷加工www. metalworklngi950. com2070 年 M17JW冷加工www. metalworklngi950. comCuUmg ToolsZ2 冷加工www. metalworkingl950. comZ2 冷加工www. metalworkingl950. com如車削、鍵削加工小型鋁合金零件時(shí)，可采用小尺 寸

7、的釬炸硬質(zhì)A金刀具，經(jīng)桀體刃磨厲使用。主切削刃 參數(shù)應(yīng)選擇：前角y=6°左右，后角二1】。20。，刃 傾角兒=0。10。，主偏角倫=75。90。，刀尖角£ 90°,刀尖圓弧半徑r,=0.3lnimo如采用硬質(zhì)合金銃刀進(jìn)行銃削時(shí)，切削刃應(yīng)保持鋒 利，前刀而應(yīng)抗粘接，排們應(yīng)流暢。有關(guān)切削刃參數(shù)選 擇為：圓周刃徑向前角y.M7。，后角a.NlO。立銃刀 躍旋角0M3O。，人的螺旋角可使圓周刃的實(shí)際切削前角 變大。用于粗加工的銃刀，在切削刃上開出分屑槽，或 將切削刃制造成波形刃都能使排眉更好，切削更順暢， 效率更高。(2) PCD刀具一般而吉，PCD刀片只制成單刃， 其結(jié)

8、構(gòu)形式和幾何參數(shù)符合GB2076-I980的規(guī)定。 PCD刀具的刀尖刃口兒何參數(shù)有如F兒種悄形：前角 人=0。、10。，后角 % =7 11 20°,主偏角 k,= 75。、90。，刀尖圓弧半徑 r. = 0.05 mm, 0. 1mm、 0. 2mm、0. 4mm、0. 8mm、1. 2mm,各切削參數(shù)可根據(jù) 加工需求組合應(yīng)用。(3) 滅然金剛石刀具夭然金剛石刀具的切削刃有 四種基本兒何形狀，即尖刃、直刃、圓弧刃和多棱刃。尖刃，在主切削刃和副切削刃之間有圓角，刀尖岡 弧半徑仃一般為1.01.8mm,主偏角 45。,副偏角 xr =2%前角九=8.5。，后角ao=0°o該形

9、狀切削刃的 刃磨和對(duì)刀比校方便，故應(yīng)用最為廣泛，但燒損后需要 立即1：磨。貢刃即修光刃，氏度為0.18-0. 25mm0必須與工 件表面平行或形成極小的副偏角.其刃磨和對(duì)刀比較困 難但加工表面帆糙度值校小，多用于鋁合金零件表面 質(zhì)凰要求較高的表面加工。圓弧刃刃口圓弧半徑為2.5mm,該形狀切削刃的對(duì) 刀調(diào)整比較方便，但刃磨最困難.多用于對(duì)刀調(diào)整比較 困堆的場(chǎng)合。具有這種切削刃的刀具在切削時(shí)被切金屬 的切削區(qū)變形程度較人，因而工件的農(nóng)面粗糙度值校 大。多棱刃，貝有該刃形的刀具切削時(shí)，切削層殘留面 髙度的實(shí)際值和理論值較接近，切削區(qū)變形秤度校小, 因而工件衣面質(zhì)址較好。但其刃磨工作址較大，故其應(yīng)

10、用并不廣泛。4. 鋁合金切削用的選擇(1) 硬質(zhì)合金刀貝的切削用負(fù) 可采用卡切削或濕 切削。如屬精密或超精加工時(shí)，可加煤油冷卻潤(rùn)滑，有 助于保證加匸質(zhì)量。加工時(shí)切削用量選擇如下：切削速度vc:耳=70 - 800m/mino小型釬焊刀具取 較小值，一般為叫=70230m/min；其余類型刀具可選 擇300m/min以上。進(jìn)給星/:車削吋，/ = 0 05 O.3mm/r；錐削時(shí)，/ =0. 05 0. 25mm/z0背吃刀蜀叫：車削時(shí)，竹=0.2 3mm；銃削時(shí)， (沿銃刀軸向)Wd (d為銃刀也徑)R最大值不超 過12nun,銃削寬度不超過0.5d。例如，我國航空航天行業(yè)對(duì)再SiAl鑄鋁合金

11、、鍛 鋁合金工件銃削時(shí)，切削速度幾接近1 000m/min.進(jìn)給 速度刃接近15m/mint每恆進(jìn)給量接近0. 35mm/z。(2) ECD刀具的切削用就應(yīng)根據(jù)具體加工條件確 定PCD刀具的合理切削參數(shù)。PCD刀具加工鋁合金時(shí)的 推薦切削用量見表1。表1 PCD刀具加工鋁合金時(shí)的推薦切削用量加工材料加工方式推薦切削用秋vr/( m min ()f/( mm r'1 )a./mm祖車300-1 5000. 10 -0.400. 10-3.0硅鋁合金精車50() -2 0000.05 -0.200. 10*1.0(<13%)銃削$00-3 0000. 10-0. 30mm/x0. 1

12、0-3.0Mi150*8000.05 0400. 10-3.0fit鋁合金精車200 -1 0000.02 -0 200. 10-1.0(% >13%)銃削2 001 -5000. 10-0.30mm/z0. 10-3.0(3) 犬然金剛石刀具的切削用就 超梢加工鋁合 金材料時(shí)，犬然金剛石刀具的推薦切削用扯見表2。表2天然金剛石刀具的推薦切削用刀具材料加工推薦切削用址種類方式%/( di min )f/( mm r 1)aF/mm夭然金剛石力具車削150 4 0000.01 -0.040.001 -0.005Z2 冷加工www. metalworkingl950. comZ2 冷加工ww

13、w. metalworkingl950. com20Y0年第"期I39Z2 冷加工www. metalworkingl950. com71«：W數(shù)控機(jī)床加工非標(biāo)大螺距蝸桿沈陽機(jī)床股份有限公司(遼寧110141) 楊新偉 陳紅海202年第”工 冷加工www. metalworking1S50. com71202年第”工 冷加工www. metalworking1S50. com71圖1為沈陽第一機(jī)床廠生產(chǎn)的筒速銃床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中 的電要傳動(dòng)部件，屬于非標(biāo)準(zhǔn)大縹距蝸桿。若使用臥式 車床加工就必須訂制一定模數(shù)的交換齒輪，生產(chǎn)周期 長(zhǎng)，若這種非標(biāo)準(zhǔn)大螺距蝸桿為單件小批章生產(chǎn)，就會(huì) 帶來

14、極大的不便。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷捉髙，數(shù)控機(jī)床 在加工這種非標(biāo)準(zhǔn)大螺距蝎桿時(shí)體現(xiàn)出極大的靈活性, 因而，我們?cè)诖舜渭庸ぶ胁捎昧藬?shù)控機(jī)床CAK6150E加 工。蝸桿生產(chǎn)過程中，常出現(xiàn)的打刀、悶車、中徑尺寸 超差等現(xiàn)象都能得到很好控制，而II效率大大提髙。為了保證其梯形螺紋的連續(xù)性，故在加工時(shí)將加工 的蝸桿通過定位銷定位后，用胎具緊固在一起，一同加 工內(nèi)孔花鍵及螺牙。由圖2中胎具的示總圖可知，蝸桿通過05H7的銷 孔定位后，通過胎具上的花鍵軸限制其繞軸向的旋轉(zhuǎn)，5. 國外現(xiàn)代鋁合金切削刀具的性能水平在美國航空航天匚業(yè)中.采用1 000 4 000m/min9 有時(shí)高達(dá)5 000 - 7 500m/m

15、in的切削速度，2 -20ni/min 的進(jìn)給速度加工鋁合金已比較普遍。例如住加工中心上 銃削GK AlSilOMg (Cu)鋁合金，加工參數(shù)選擇如F: 刀具材料為金剛石，刀具直徑160mm,刀具齒數(shù)2 = 10. 在兩側(cè)壓上蓋板后使用背帽鎖緊。在兩側(cè)加上蓋板的好 處在于避免背帽損傷工件，使背帽更好地鎖緊。同時(shí)在 胎具的左端又設(shè)貲了一圓銷.圓銷靠在鐵爪上，限制了 胎具繞軸向的旋轉(zhuǎn)，這樣有利地避免了在加工過程中因 受力過大而出現(xiàn)的胎具“打滑”現(xiàn)象，極大地保證了加 工的成功性。圖2胎具I.胎具2定位銷3.背帕4.蓋板2.加工步驟(1)粗加工 修磨刀寬為6.5mm的高速鋼切刀一 把。島速鋼刀具具有韌性好、易磨削、切削刃鋒利、加 工表面粗糙度值低等特點(diǎn)，但在加工過程中要注意冷 卻，切削液采用氯化石臘。數(shù)控系統(tǒng)編程時(shí)，不要采用 循環(huán)語句-次性編完整個(gè)車削過程，因?yàn)檫@樣不利于控 制加工過程中出現(xiàn)的意外情況，對(duì)切削盤的調(diào)整也體現(xiàn) 出了靈活性差。莊木次加工中.我們編制了如下的程 用，數(shù)控系統(tǒng)為CAK615OE KND系統(tǒng)。G50 X250. Z50.:刀體SPHW1204PDR - A88/WCD10,濕切削，切削速度 ve =4 0