张东军
天津忠旺铝业有限公司 天津市武清区 301700
摘要：随着我国工业的快速发展，铝合金设备的需求量进一步增大，同时对铝合金原材料进行加工时，工序也变的越来越繁杂，对于切削参数也是要求越来越精确。因此，在工业中对铝合金材料进行切削时，应该对其切削特性以及工艺参数有更加深入的研究，保证在实际应用中，既能避免资源的浪费，又能保证工艺制作质量。因此，本文对铝合金的高速切削加工技术进行分析研究。
关键词：铝合金；高速切削；加工技术
近年来，以高速、高精度和大进给为主要特征的高速切削加工发展十分迅猛，已经成为现代数控加工技术的重要发展方向之一。高速切削加工的巨大吸引力在于实现高速切削的同时，保证了高速切削加工的高精度。随着我国工业的快速发展，铝合金设备的需求量进一步增大，同时对铝合金原材料进行加工时，工序也变的越来越繁杂，对于切削参数也是要求越来越精确。因此，在工业中对铝合金材料进行切削时，应该对其切削特性以及工艺参数有更加深入的研究，保证在实际应用中，既能避免资源的浪费，又能保证工艺制作质量。
1铝合金性能与高速切削特点及理论
1.1铝合金金属性能
纯铝密度小、熔点低、可塑性强、抗腐蚀性能好，但是由于纯铝强度低，无法被用作结构材料。经过长期的实践，在铝中加入其他的金属元素可以提高铝的强度，抗腐蚀性，能够使其高温耐热大规模的应用于制造业。在铝合金加工过程中，容易出现加工碎屑粘附铝合金表面，导致铝合金表面粗糙。同时，由于铝合金容易热胀冷缩，且加工过程排热不畅，这将造成铝合金无法加工精密零件。铝合金适合被广泛应用，但是，铝合金在加工中存在很多问题，需要不断地改善铝合金的加工。
1.2高速切削的特点
高速切削的特点主要表现在他与普通切削加工技术的不同上，具体表现在以下几个方面：
第一、生产效率大大提高。超高速切削在切削材料时极大地缩短了机动时间和辅助时间、使因为切削而消耗的时间缩短了近一半左右。极大地提高了机械制造过程中切削工作效率，缩短了机械制造工期。
第二、材料切削加工精度更高。高速切削单位切削力较同样的切削层参数，单位切削力明显要小很多。同时切削力还可在保持高效率的同时适当减低进给量，使减幅进一步加大，大大降低了工件切削过程中产生变形的机率。同时，高速切削使传入工件的切削热的比例大幅度降低，加工表面受热时间短、切削温度低，因此，热影响区和热影响程度都较小。有利于提高加工精度，有利于获得低损伤的表面结构状态和保持良好的表面物理性能及机械性能。特别是对于大型框架件、薄壁件、薄壁槽形件的高精度高效加工，高速铣削是目前唯一有效的方法。
第三、能获表面较好的完整性。在对机械材料进行高速切削时，高速切削一方面保证了切削工作的生产效率，另一方面它采用的进给量较小，使得加工表面变得较为光滑。在高速切削的过程中，切削力度和变化幅度都很小，而且机床的激振频率远高于切削工艺系统的固有频率，加工表面受切削震动的影响较小，大部分合成材料有多种化合物混合加工而成，再经切削产生的高温热量的情况下，容易改变材料的性能，高速切削以其高速、低热传入比率，可使受加工材料表面保持稳定的物理性能。
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2高速切削加工的影响因素
2.1切屑变形对切削过程的影响
首先，工件材料的强度越大，会使切屑的变形越小。其次，刀具的前角增大时，沿刀面流出的金属切削层将比较平缓的流出，金属切屑的变形也会变小。最后，在其他切削条件不变的情况下，切削速度对材料变形的影响分为两个段，一个是积屑瘤这一段，另一个是无积屑瘤段。在有积屑瘤产生时，积屑瘤随着切削速度的增大而增大，积屑瘤越大，实际刀具前角也越大，切屑的变形相对减少。在无积屑瘤产生时，切削速度越大，摩擦系数越小，切屑的变形越小。
2.2刀具前角对切削过程的影响
刀具前角是指在正交平面内测量的刀具前刀面与基面之间的夹角，前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此，首先要根据加工材料的硬度来选择前角，加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值；其次要根据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。
2.3刀具刃口半径对切削过程的影响
刀具刃口半径是衡量刀具刃口锋利程度的指标。当刀具的前角和后角确定后，刃口半径越小，刀具切削力和被切金属的变形越小，越有利于降低加工表面粗糙度。当刃口半径约为几个微米时，刃口触点(不论是切削还是刃磨时)的受压应力是极高的，这不仅要求刀具材料有很好的性能，而且要求加工系统的动态刚度和被切材料(包括刃磨砂轮)的均匀性也要有很高指标，以免因振动和冲击造成刃口崩裂破损。
3铝合金的高速切削加工技术
3.1选择刀具材料及参数
由于铝合金相对较软的质地，切削铝合金材料时，需要的切削力度是比较小的。但是在工艺中，针对切削力比较小的材料，切削使用的刀具有着更加严格的要求。通常在工艺中切削铝合金材料的刀具应该保证：不含亲和材料，不粘刀；刀刃锋利，能有效去除切削毛刺；刀体有较好的刚性，能抑制或削弱切削振动；结构上还要求有排屑槽，防止带状切屑划伤工件已加工表面。
同时刀具的几何参数也是一个重要的影响方面。对铝合金材料进行切削时，保持刀具前角在12°～18°，是最理想的一种切削状态。大于这个角度，就会影响刀具的散热能力，缩短刀具的使用寿命；小于这个角度，就会造成切屑的断裂，很容易对工件的表面造成划伤，影响生产质量。刀具的后角通常设置的应该大一点，有利于缓解刀具和工件之间的摩擦作用，选用12°比较合适。刃倾角也是一个重要参数，需要根据不同的切削环境对刃倾角进行调整。
2.2选择切削用量
切削速度、进给量和背吃刀量是切削用量的三个切削要素。切削用量的参数代表切削材料时的运动幅度以及刀具进入材料的深度。对切削力度、热度、刀具的寿命以及工件的表面情况都有一定影响。通常在进行粗加工时，可以使用较大的切削深度以及给尽量；精加工时与之相反。
2.3选择切削液
切削液的使用在对铝合金材料进行切削的时候有重要的作用。道具和材料在高摩擦的情况下热量很大，容易引起氢化反应。使用切削液就可以有效抑制这种现象，同时还能有利刀口附近的热量快速消散，保证工件的表面质量。对切削液进行选择时，应该选择润滑性能好的油性液体。
2.4选择处理工艺
对铝合金材料切削时，切削应力会对刀具以及工件造成不利的影响。为了消除应力的破坏作用，可以在工艺流程中，使用一定的工艺处理方式，包括热处理和冷处理。应力退火、再结晶退火、均匀化退火、人工时效适合都适合使用热处理进行。热处理在工件加工时，可以进行穿插使用，在精加工之前粗加工之后以及半精加工之后精加工之前都可以进行一次热处理，提高工件的生产质量；振动时效、人工校形、自然时效和冷冻处理等工艺适合使用冷处理。
结束语：
综上所述，在高速切削加工技术出现运用之后，为铝合金的发展起到了很大的促进作用，铝合金的发展也得到了很大提升。高速切削技术与铝合金技术的结合，提升了工业生产的效率和质量，也促进了工业制造业的发展。
参考文献：
[1]龙明源，张光明.高性能铝合金高速切削关键技术研究［J］.装备制造技术，2014（02）
[2]康鲁迪，杨发展，佟春明.铝合金高速加工关键技术研究现状及分析［J］.现代制造工程，2014（01）
[3]刘学杰.高速切削及主要相关技术[J].包头钢铁学院学报，2014，17（1）
论文作者:张东军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/26
标签：铝合金论文; 加工论文; 刀具论文; 材料论文; 工件论文; 切屑论文; 刃口论文; 《防护工程》2018年第24期论文;