高一龍（中車(chē)四方車(chē)輛有限公司，山東 青島 266000）

鋁合金的高速切削加工技術(shù)研究

高一龍
（中車(chē)四方車(chē)輛有限公司，山東 青島 266000）

高速切削是一種先進(jìn)的金屬加工技術(shù)，其主要特點(diǎn)是速度快。在金屬加工的過(guò)程中，能夠縮短加工時(shí)間，提高加工效率。本文通過(guò)介紹鋁合金的性能以及高速切削的特點(diǎn)，仔細(xì)分析了影響鋁合金的高速切削的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，為鋁合金的高速切削加工技術(shù)研究提供參考。

鋁合金；高速切削；加工技術(shù)

高速切削起源于飛機(jī)制造業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，逐漸被用于其他的金屬切割行業(yè)。高速切削加工時(shí)間短，效率高，成品的合格率高，符合市場(chǎng)的優(yōu)選原則，因此被廣泛之用。在鋁合金高速切削的過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)高速切削技術(shù)的研究，不斷地提高技術(shù)水平。

1　鋁合金性能與高速切削特點(diǎn)及理論

1.1鋁合金金屬性能

純鋁密度小、熔點(diǎn)低、可塑性強(qiáng)、抗腐蝕性能好，但是由于純鋁強(qiáng)度低，無(wú)法被用作結(jié)構(gòu)材料。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，在鋁中加入其他的金屬元素可以提高鋁的強(qiáng)度，抗腐蝕性，能夠使其高溫耐熱大規(guī)模的應(yīng)用于制造業(yè)。在鋁合金加工過(guò)程中，容易出現(xiàn)加工碎屑粘附鋁合金表面，導(dǎo)致鋁合金表面粗糙。同時(shí)，由于鋁合金容易熱脹冷縮，且加工過(guò)程排熱不暢，這將造成鋁合金無(wú)法加工精密零件。鋁合金適合被廣泛應(yīng)用，但是，鋁合金在加工中存在很多問(wèn)題，需要不斷地改善鋁合金的加工。

1.2高速切削的特點(diǎn)

高速切削是相對(duì)常規(guī)的切削而言，其在加工過(guò)程中速度快，是常規(guī)速度的10倍。高速切削能夠通過(guò)提高速度，降低切削力，縮短工作時(shí)間，提高工作效率［1］。在高速切削過(guò)程中，離心力能夠?qū)⑶行紟щx，避免粘附在表面，同時(shí)，高速切削能夠減少傳給工件的熱量，避免工件出現(xiàn)熱脹冷縮，導(dǎo)致工件加工不準(zhǔn)確。

2　鋁合金的高速切削加工技術(shù)

2.1機(jī)床配置

高速機(jī)床主要是由高速主軸和輔助部件組成。為了保證高速機(jī)床的正常的、安全的運(yùn)行，要確保機(jī)床的支撐結(jié)構(gòu)，安裝相應(yīng)的的保護(hù)裝置。

（1）高速主軸。為了保證機(jī)床的高速運(yùn)行，高速主軸需要在短時(shí)間內(nèi)提速，這就要求機(jī)床主軸和電機(jī)主軸合用，形成電主軸，進(jìn)行直接傳動(dòng)。電主軸由定子、轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)變壓器定子以及冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)組成。

（2）高速輔助部件。高速切削過(guò)程中，由于主軸速度的提高，其他部件的進(jìn)給速度也必須提高。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)慣性小、磨損小，剛度大，可以做到高速和高精度驅(qū)動(dòng)。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)功率來(lái)實(shí)現(xiàn)加速［2］。

（3）機(jī)床的支撐結(jié)構(gòu)。機(jī)床的支撐結(jié)構(gòu)能夠滿足機(jī)床高速運(yùn)轉(zhuǎn)的功能，支撐結(jié)構(gòu)需要高強(qiáng)度，動(dòng)靜結(jié)合以及要具有高水平的阻尼特性。機(jī)床的床身材料要采用高強(qiáng)度混凝土，為了確保床體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要將機(jī)床底部設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，加強(qiáng)其阻尼特性。

（4）安裝保護(hù)裝置。在高速切削的過(guò)程中，鋁合金的碎屑會(huì)被高速帶出，如果沒(méi)有保護(hù)裝置，將會(huì)造成人員的誤傷。機(jī)床工作時(shí)，需要使用高強(qiáng)度的鋼板將工作區(qū)域進(jìn)行分割，并通過(guò)鋼板上的防彈玻璃窗口來(lái)控制機(jī)床的運(yùn)行。

2.2刀具要求

高速切削除了需要告訴的機(jī)床還需要告訴的切削刀具配合。由于高速切削速度快且在切割過(guò)程中相互摩擦，容易產(chǎn)生大量的熱量，這就要求道具必須要具有熱穩(wěn)定性，強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

（1）刀具材料性能。刀具材料硬度必須高于鋁合金的硬度，但是，刀具硬度越高，就越容易發(fā)生刀具脆性破裂，這就要求刀具不僅要有硬度還需要有抗彎強(qiáng)度。刀具還需要在高溫中保持其硬度、耐磨性，避免刀具在工作過(guò)程中，受熱變形。除此之外，當(dāng)局在高溫下，要保持器化學(xué)的穩(wěn)定性，避免與鋁合金發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

（2）刀具切削性能。機(jī)床的高速運(yùn)行將會(huì)產(chǎn)生巨大的離心力，要提高道具的安全系數(shù)，避免發(fā)生高速下，刀片斷裂飛出。提高刀具的系統(tǒng)剛性，如果刀具剛性較差，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，刀具將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)，這將會(huì)導(dǎo)致機(jī)床磨損，也會(huì)是工件精確度下降。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，技術(shù)人員要計(jì)算離心力的大小，安裝道刀具時(shí)，準(zhǔn)確安裝刀具，避免任何偏差。

2.3切削工藝要求

高速切削通過(guò)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床，進(jìn)行快速的切割，根據(jù)鋁合金材料的硬度，剛度的不同，切削刀具、切削工藝和切削液也各不相同。

（1）切削方式。在高速切削的過(guò)程中，首先要選擇正確的切削方式。在順銑加工的過(guò)程中，切削的厚度由大到小，刀齒在工件表面路徑較短，工件表面比較光滑。逆銑加工的工作效率比順銑加工高，但是，加工過(guò)程中，容易磨損刀具，在高速切削的過(guò)程中，逆銑加工使用較少。

（2）切削路徑。敞口區(qū)域，要從外面進(jìn)行切削；封閉區(qū)域，使用螺旋式進(jìn)刀［3］。在高速切削的過(guò)程中，急停和激動(dòng)都會(huì)造成工件表面粗糙以及，刀具急轉(zhuǎn)的過(guò)程中，容易出現(xiàn)咬邊。因此，高速切削過(guò)程中，選擇單一路徑，切割過(guò)程中，避免急停和急轉(zhuǎn)，保證工件的質(zhì)量。

（3）切削液。在金屬加工過(guò)程中，切削液用來(lái)冷卻、潤(rùn)滑切削刀具以及工件，其具有良好的冷卻、潤(rùn)滑、除銹、防油等性能。傳統(tǒng)的切削液主要是皂基乳化液，其夏天易臭，冬天難稀釋，效果較差。因此，目前的切削液主要是有多種超強(qiáng)功能助劑經(jīng)過(guò)一定比例復(fù)合而成，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)于皂基乳化液。因此，在切削過(guò)程中，要選擇合適的切削液，嫩能夠避免刀具損傷。

3　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋁合金的高速切削技術(shù)需要機(jī)床、刀具、切削工藝的量和配合。高速切削有著眾多優(yōu)點(diǎn)，但是，高速切削依然受到技術(shù)、機(jī)床等因素的制約，因此，要不斷開(kāi)發(fā)新材料，提高高速切削的技術(shù)水平。

［1］龍明源，張光明.高性能鋁合金高速切削關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.裝備制造技術(shù)，2014（02）:193-195.

［2］康魯?shù)?，楊發(fā)展，佟春明.鋁合金高速加工關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析［J］.現(xiàn)代制造工程，2014（01）:83-87.

［3］陳世平.高速切削加工技術(shù)及其發(fā)展前景［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2001（03）:43-44+47.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.013