張紅梅

摘 要：近年來，在機械廠的機加工生產過程中，鋁合金零部件的加工數量逐漸加大，并且形狀越來越復雜，尺寸精度和粗糙度要求越來越高，尤其是鑄造鋁合金殼體類零部件，結構復雜，鑄造壁薄，體積越來越大。由于尺寸精度和粗糙度要求越來越高，因此，在加工過程中存在零件變形的問題。本文通過鋁合金機械加工過程遇到的主要問題進行闡述及分析解決措施，以達到對其研究的目的，以供相關方面的技術人員進行參考。

關鍵詞：鋁合金；機械加工；存在問題；解決措施

引言：在現今工業(yè)制造中，逐步實現了對生產結構的調整，這這就為鋁合金的高效及拓展性應用提供了發(fā)展契機，由于其具有一定的應用優(yōu)勢，這就使得鋁合金在工業(yè)生產中的應用頻率不斷上升。再有就是鋁合金由于具有突出的物理力學性能優(yōu)勢，因此，本文針對鋁合金性能的特點及加工中存在的問題和解決措施等研究趨勢進行分析論述，忘專家們批評指正。

一、鋁合金零件的加工工藝及技術

針對目前鋁合金加工過程中存在的問題，一些專家們在盡可能改善冷卻和潤滑條件及開發(fā)新刀具，還有改善鋁合金材料性能方面的研究有了很大突破。現將一些常用的加工技術方法介紹如下：

1.加工基準選擇

加工基準應盡量與設計基準、裝配基準、測量基準一致，并且在加工工藝山要充分考慮零部件的穩(wěn)定性、定位的精準性還有夾緊可靠性等。

2.粗加工

由于一些鋁合金零件加工尺寸精度和表面粗糙度非常不容易達到高精度要求，在加工前需要對形狀復雜的一些零件進行粗加工，并結合鋁合金材料的特點對其進行切削，這種方式產生的熱會引起切削變形，會不同程度的增加零件尺寸方面的誤差，甚至引起工件變形。因此對一般平面的粗加工，采用銑、刨加工。同時加冷卻液對工件進行冷卻，以降低切削熱對加工精度的影響。

3.精加工

在加工中，高速切削會產生大量切削熱，盡管切屑能帶走大部分熱量，但在刃前區(qū)仍能產生極高溫度，由于鋁合金熔點偏低使得刃前區(qū)常常處于半熔化狀態(tài)，使工件在切削點處的強度受高溫影響大幅度下降，容易產生鋁合金零件在加工過程中形成凸凹缺陷。因此，在精加工過程中，通常選用冷卻性能好、潤滑性能好，粘度低的切削液。在潤滑刀具的同時，及時帶走切削熱，降低刀具及零件加工面的溫度，減少零件溫度變形。

4.刀具的合理選擇

與黑色金屬相比，鋁合金材料在切削過程中產生的切削力比較小，可以采用較大的切削速度，但容易形成積屑瘤。鋁合金的導熱系數高，切削時由于切屑和零件傳導出的熱量較多，切削區(qū)溫度較低，所以刀具的耐用度較高，但零件本身溫升較快，容易引起變形。因此選擇適合的刀具材料，選擇合理的刀具角度，并提高刀具表面粗糙度，對降低切削力和切削熱十分有效。

5.利用熱處理及冷處理解決加工變形

消除鋁合金材料加工應力的熱處理方法有：人工時效、再結晶退火等。對于結構簡單的零件工藝路線一般采用：粗加工、人工時效、精加工。對于結構復雜的零件工藝路線一般采用：粗加工、人工時效（熱處理）、半精加工、人工時效（熱處理）、精加工。對于精度要求高的零件在粗加工和半精加工后安排人工時效（熱處理）工序的同時，可以在零件精加工工序后再安排一次穩(wěn)定化熱處理工序，防止零件在放置、安裝、使用過程中發(fā)生微小的尺寸變化

三、鋁合金機械加工的主要難點及解決方案

1鋁合金機械加工難點一

在航空領域、汽車及機械類領域中，鋁合金精密原材料應用越來越廣泛，由于其原材料易切削性高，所以，在以上所述的領域中相應零件尺寸精度，零件表面粗糙度要求都很高。

1.1.刀具原材料的選擇：

針對鋁合金原材料硬度，機械性能選擇切削刃具的材料，一般是粗加工應用硬質合金，鋁合金精密加工應用金剛石材料：在刀具粗，精加工結構設計方面根據臺階尺寸的要求，合理設計刀具尺寸，特別是精加工刀具結構。

1.2案例分析：，在中間臺階處不能形成突起和圓角。

問題：類似此類孔加工，根據產品的設計及功能要求，在產品局部的臺階倒角處，無法在倒角處完全達到理論值，由于鋁合金材料在加工過程中容易產生擠壓變形，尤其在銳邊處形成突起。

1.3原因分析：由于精密加工刀具的制作工藝特點，即成型刀具是采用線切割機床完成臺階制作的，而線切割的鉬絲最小直徑為D0.25。

1.4刀具加工過程中機床主軸和刀具刀柄的跳動，原材料的塑性變形導致形成的突起。所以，在機加工行業(yè)中按照常規(guī)的刀具設計和制作工藝是無法滿足設計要求，而此處由于零件的裝配及功能要求是無法讓步的。

目前的解決方案：為了避免產生圓角，采用非常規(guī)的刀具設計方法（錯齒）設計出的刀具。該解決方案的缺陷：雖然滿足了形狀要求，但是在加工過程中由于單刃切削，會大大降低刀具的切削穩(wěn)定性從而劃傷孔口。

2.鋁合金機械加工難點二

鋁合金加工中，表面在Ra0.1內孔使用于活塞運動和要求密封較嚴格的場合。對于要求孔內表面光潔度極高的Ra0.1以內，并且大批量生產在機械加工中，應該屬于比較困難的不太容易實現。

2.1技術分析：金屬加工本身是由刀具擠壓零件加工部分由彈性變型-塑性變型-切斷來實現的，避免刀具撕扯零件加工部為，在刀具上考慮，使刀具刀刃必須鋒利，要零件本身彈性變型塑性變型時間縮短，盡量小的影響加工后表面。批量持續(xù)生產需要考慮刀具耐磨性，提升刀具材質，在鋒利狀態(tài)保持時間更長。鋁合金在金屬加工本身韌性延展較好，不容易斷屑，解決斷削問題或連續(xù)排削，避免切屑劃傷孔內表面。

2.2目標實現：刀具采用聚精金剛石，刃口要十分鋒利，在切削部分必須保持鋒利，磨損后表面質量很差。

3.鋁合金機械加工難點三

螺紋孔口毛刺問題，在液壓閥類領域中，螺紋連接應用是比較廣泛，并且對毛刺、清潔度要求都很高。機械加工時為保證產品質量，對設備、夾具、尤其是刀具都有很高的要求，將螺紋和孔口直徑一道加工出來對刀具進行更改，這樣就不會有毛刺產生，降低風險。

三、鋁合金性能特點及加工過程中存在的問題及措施

1.鋁合金的強度一般為96～294MPa，高的也只有588～687MPa，硬度最高只有110～120HB，材料抗塑性變形和劃痕的能力較差，工件易碰傷和夾壞，這就需要排屑順暢，切屑才不會與已加工表面粘連。

2.鋁合金的導熱能力高，在切削過程中切屑可以帶走大量的熱量，但彈性模量較小，易產生較大的彈性變形，不易獲得高的加工精度，而且會引起后刀面和已加工表面之間的劇烈摩擦，從而加快刀具的磨損并引起振動，這在薄壁件加工中表現得更加明顯，因此需要盡量獲得較高的加工精度，才有利于鋁合金的機械加工。

3.在小余量精加工鋁合金中，可轉位刀片刃口通常顯得較鈍，常常導致“犁削”效應的產生，引起切削力突然增加，出現讓刀過大以及功率需求過高的問題。因此需要改進刀刃的靈敏度，并且增大其功率才能盡可能的避免此項缺陷。

結語：綜上所述，在鋁合金機械生產加工的過程中，需要在生產加工中保證產品的品質，滿足產品的表面粗糙度要求。所以在鋁合金的切削過程中，刀具材料、刀具的幾何參數、切削液以及加工應力的消除尤為重要，并且需要有效的解決生產中的難點及問題等，只有綜合考慮這些因素，才能比較高效率地生產出合格的產品。

參考文獻：

[1]孫立，路波.6000系鋁合金腔體銑削加工工藝的優(yōu)化[J].機械與電子，2011（9）

[2]劉東，陳五一.7075鋁合金高速加工銑削力的試驗研究[J].航空制造技術2007（6）

[3]何寧.低溫氮氣射流對鈦合金高速銑削加工性能的影響[J]中國學術期刊電子雜志.

[4]樂兌謙.金屬切削刀具[M].北京：北京機械工業(yè)出版社，2006.

[5]柳東，王浩程，孫榮祿.鋁及其合金表面改性技術的研究與發(fā)展[J].表面技術，2007