鋁合金切削加工條件選擇及其切削加工性能改善

1、鋁合金的切削加工包括車、銑、鉆、鏜、鋸等,其中車、銑切削加工應(yīng)用最廣。鋁合金的切削加工性與銅合金有許多相似之處。由于鋁合金強度和硬度相對較低,塑性較小,對刀具磨損小,且熱導(dǎo)率較高,使切削溫度較低,所以鋁合金的切削加工性較好,屬于易加工材料,適于較高切削速度切削。但鋁合金熔點較低,溫度升高后塑性增大,在高溫高壓作用下,切屑界面摩擦力很大,容易粘刀;特別是退火狀態(tài)的鋁合金,不易獲得低的表面粗糙度。1.刀具材料的選擇加工鋁合金的精度要求不高時,刀具材料可選用W18Cr4V高速鋼和YG6、YG8、YG8N等硬質(zhì)合金。YG6宜用于余量均勻條件下的連續(xù)粗加工和半精加工,YG8和YG8N用于鑄件或重載荷的粗

2、加工。加工精度較高時,刀具材料可選用細晶粒硬質(zhì)合金YM051、YMO52等、聚晶金剛石或者金剛石。加工精度很高時,刀具材料可選用金剛石。精加工時、為避免由于鋁與陶瓷的化學(xué)親和力而產(chǎn)生粘結(jié)(切屑氧化即生成Al2O3,一般不采用陶瓷刀具。2.切削條件的選擇2.1刀具幾何參數(shù)的選擇鋁合金的強度和硬度比銅合金低,宜選取更大的前角(0。粗車時取0=200250,精車時取0=250300,切削刃要求磨得鋒利,刀具表面粗糙度值要小。由于鋁合金的彈性模量較小(約為70GPa,只有45鋼的1/3左右,由工件彈性恢復(fù)產(chǎn)生的后面摩擦更為嚴重。所以,應(yīng)選取較大的后角(0,粗車時取0=80 100,精車時取0=1001

3、20,刃傾角(s一般取s=00100,粗加工取小值,精加工時取大值。2.2刀具切削表面粗糙度和磨削紋方向的選擇刀具切削表面條件對于控制刀具磨損起重要作用。切削加工時,硬度較低的鋁合金(也包括某些較硬的鋁合金,往往會焊在刀具表面上,并形成積屑瘤。這種積屑瘤將構(gòu)成一個新的切削表面,從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的切屑和較差的表面粗糙度,并引起刀具過熱和過早失效。改進的措施是在切屑流動的方向上磨削和超精研磨刀具,使切屑易于在刀具表面上滑移。還可加寬出屑槽,使切屑流動暢通。但每道工序?qū)τ诘毒咝弈ベM用應(yīng)進行經(jīng)濟核算,并和總的加工費用進行平衡。2.3切削進給量切削進給量要足夠大,以保證刀具切削,而不是與工件摩擦。由于鋁合

4、金的硬度較低,且導(dǎo)熱性較好,宜進行較高速度切削。與車削45鋼相比,車削硬鋁的切削速度可提高3倍左右。工件、刀具和夾具必須安裝牢固,刀具應(yīng)盡可能與工件接觸于中心線。2.4冷卻潤滑冷卻潤滑對刀具壽命的影響很大。切削液(或潤滑液所起的作用是:潤滑刀具使切屑移動流暢,使工件得到冷卻,使斷裂的切屑從工件上沖走。要使用優(yōu)質(zhì)的切削液,要將切削液用在工件的關(guān)鍵部位。用硬質(zhì)合金車刀粗車鋁合金時,一般可不用冷卻潤滑。用高速鋼刀具車削鋁合金時可用切削液冷卻潤滑。當(dāng)切削進給量較大和粗車鋁硅合金時,可用5%的乳化液,精加工時由于鋁容易和氫起化學(xué)作用,使工件表面產(chǎn)生很細的針孔,不宜采用水劑切削液。為減小摩擦和粘刀,一般常

5、用煤油或煤油加全損耗系統(tǒng)用油(機油的混合油作切削液。按鋁合金的切削性能,可將鋁合金分為兩類:類是指工業(yè)純鋁和硬度小于80HB的退火狀態(tài)的鋁合金,類是指淬火時效狀態(tài)的變形鋁合金。表1表3為鋁合金的典型切削參數(shù)。表1鋁合金的典型切削參數(shù)表2金剛石刀具的典型切削參數(shù)表3鋁合金的典型銑削參數(shù)3.鋁合金切削加工性能的改善所選用的鋁合金及其硬度對刀具壽命有重要影響。鋁合金中添加的合金元素,既可處于固溶狀態(tài),也可作為彌散的質(zhì)點而處于不溶解狀態(tài)。不溶解狀態(tài)的組分一般要比鋁的基體更硬,這些硬的質(zhì)點將造成刀具的磨損。如果通過固溶處理及快速淬火使這些硬的質(zhì)點來不及析出,可以減輕對刀具的研磨效應(yīng)。然而,如果這些組分由

6、子固溶緩慢,固溶處理后淬火不良,或是過度時效而導(dǎo)致硬的質(zhì)點增大,則將加速刀具的磨損。鋁合金的切削加工性隨加入的合金元素及硬度的(下轉(zhuǎn)第78頁操作刀具材料鋁合金材料切削速度(m/min副后角(0縱向前角(0進給量(mm/r切削深度(mm冷卻劑粗車高速鋼20040091230401315無無10025081020300.20.5315硬質(zhì)合金600120071020300.30.6315無無20040071010200.250.6315精車高速鋼或切削液2005007930400.030.250.32.5硬質(zhì)合金鋁合金材料切削速度(m/min進給量(mm/r切削長屑合金的切削深度(mm切削短屑合金

7、的切操作刀具材料鋁合金材料銑削速度(m/min主間隙角(0側(cè)傾角(0進給量(mm/r銑削深度(mm螺旋線角(0冷卻劑粗銑高速鋼3006008250.10.52203040無無1504006200.10.522030硬質(zhì)合金25008200.10.62203040無無3008006150.10.622030精銑高速鋼150012300.030.10.53040乳液或切削液25080010250.030.10.530硬質(zhì)合金300012250.030.10.53040乳液或切削液500150010200.030.10.530鋁合金切削加工條件選擇及其切削加工性能改善熊建武周進劉楚玉(湖南鐵道職業(yè)技

8、術(shù)學(xué)院機電工程系湖南株洲412001【摘要】鋁合金的切削加工主要是車、銑加工,本文闡述了刀具材料的選擇、典型切削參數(shù)以及改善鋁合金切削加工性能的措施?！娟P(guān)鍵詞】鋁合金;刀具材料;典型切削參數(shù);切削加工性能The Choice of Condition of Cutting Process and Improvement of Function of Cutting Process of Aluminum AlloyXIONG Jian-wu,ZHOU Jin,LIU Chu-yu(Department of Machine and Electricity Enginerring,Hunan R

9、ailway Professional-Technology College,Zhuzhou412001China【Abstract】The cutting process of aluminum alloy mainly is turning and milling process.This paper elaborated the choice of cutting-tool material, typical cutting parameter and the measure to improve the function of cutting process of aluminum a

10、lloy.【Key words】Aluminum alloy;the material of cutting-tool;typical cutting parameter;function of cutting process科(上接第24頁不同而有很大差異。變形鋁合金的種類較多,其中防銹鋁合金、銅含量低的鍛鋁(如6A02即LD2強度低,塑性高,切削時易粘刀,使已加工表面“起毛”,表面粗糙度值大,切削加工性差;經(jīng)冷變形后,切削加工性可得到改善。硬鋁、超硬鋁合金和銅含量較高(1.8%4.5%的鍛鋁,由于生成脆性化合物(CuAl2分布于固溶體晶粒界面上,使韌性和塑性降低,具有良好的切削加工性。在許

11、多鑄造鋁合金中硅的含量很高(在4%13%之間,硅形成粗大的片狀夾雜形態(tài)游離于鋁合金的金相組織中,在切削過程中對刀具有磨料作用,刀具容易磨損,切削加工性較差。鑄造鋁合金中硅的含量及其顆粒大小都會直接影響刀具的磨損量,增大硅顆粒尺寸而不改變含量,或者增加硅的含量而不改變硅顆粒尺寸,都會加劇刀具的磨損。若經(jīng)球化或變質(zhì)處理,使硅的片狀形態(tài)球化或使其順粒細化,則可改善切削加工性。另外,鑄造鋁合金中存在的鐵也可形成硬質(zhì)點,鐵含量的增加會加劇刀具的磨損。對此,可添加0.20%的錳以減輕其對刀具壽命的不利影響。鑄造鋁合金中存在的鎂和銅,也因形成較硬的組分而加劇刀具的磨損。對此,可通過熱處理使鎂、銅組分溶解,以

12、減少刀具的磨損?！緟⒖嘉墨I】1林鋼,林慧國,趙玉淘.鋁合金應(yīng)用手冊M.機械工業(yè)出版社,2006.2潘復(fù)生,張丁非.鋁合金及應(yīng)用M.化學(xué)工業(yè)出版社,2006.3劉杰華,任昭蓉.金屬切削與刀具實用技術(shù)M.國防工業(yè)出版社,2006.4陸劍中,孫家寧.金屬切削原理與刀具M.機械工業(yè)出版社,2006.5陸劍中,周志明.金屬切削原理與刀具M.機械工業(yè)出版社,2006.作者簡介:熊建武(1964,男,湖南安化縣人,工學(xué)碩士,副教授、高級工程師,研究方向為模具設(shè)計與制造。周進(1965,女,湖南南縣人,副教授、高級工程師,研究方向為計算機應(yīng)用與機電工程?；痦椖?湖南教育“十一五”規(guī)劃重點課題(編號XJK06

13、AZC019、2006年湖南省高等學(xué)校研究項目(編號06D062和中國職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會教工委課題(編號7-6資助。責(zé)任編輯:翟成梁1.前言在鍋爐安裝過程中,不但要求其流暢性、準確性、嚴密性、可靠性、經(jīng)濟性,而且要求其部件熱膨脹靈活自由。由于鍋爐安裝工作是在常溫條件下進行的,而鍋爐在正常參數(shù)下運行時,各部位材質(zhì)不同、受熱不同、膨脹方向不同,因此,鍋爐在使用過程中的膨脹性是十分復(fù)雜的。所以對膨脹部位要留有足夠的間隙,保證膨脹時能靈活自由的脹出或收縮時能回到相應(yīng)溫度條件的脹值位置。某化工企業(yè)2006年新建運行了一大型化工項目,其配套的35噸/小時的余熱鍋爐運行不到一年,因為未留設(shè)膨脹縫,造成爐墻局部

14、倒塌或開裂,無法保證該鍋爐的安全運行,被迫系統(tǒng)停車進行檢修,直接及間接經(jīng)濟損失達100多萬元/天。在現(xiàn)場看到的情景令人觸目驚心,該余熱鍋爐爐墻損壞之嚴重令人難以置信。從這個現(xiàn)實可以看出,鍋爐爐墻膨脹縫的留設(shè)是多么的重要。2.膨脹縫的留設(shè)2.1膨脹縫的留設(shè)的基本原則爐體骨架、墻體孔洞,以免影響強度,膨脹縫以均勻分開留設(shè)為宜。構(gòu)造及分布位置,均應(yīng)按照設(shè)計規(guī)定執(zhí)行。2.2膨脹縫的留設(shè)方法橫梁等構(gòu)件間應(yīng)留設(shè)膨脹縫,使金屬在受熱時能自由膨脹。一般金屬面與耐火砌體的接觸面應(yīng)鋪貼石棉板。鼓筒、集箱連接處均應(yīng)留設(shè)膨脹縫,并應(yīng)避免與耐火磚墻面形成垂直縫,在頂蓋磚的下部砌磚托或伸入墻內(nèi),然后用石棉繩填充密實,防止跑煙漏氣。3.結(jié)語鍋爐安裝工藝要求