1、鋁合金切削刀具加工參數分析與選用冷加工www. metalworklngi950. com冷加工www. metalworklngi950. com常州紡織服裝職業技術學院（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 有優良的導電性、導熱性和抗蝕性能。有些種類的鋁合 金強度較高，接近或超過優質鋼，能用于制造承受載荷 的機械零件；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、等工業的蓬勃發展 以及日常生活用品需求的快速增長，鋁合金發展異常迅 孫，應用日益廣泛，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，我國的牌號是ZI.常用 來制造發動機的氣缸體、活塞和油泵等。各種狀態下的變形鋁合金，其強度和硬度都不高， 切削加工的難度在于有較高的刻性，切削時易形成積鬲 獻 難以獲得良好的表面質雖:。如LF2及1用、1.Y12和 LD2等變形鋁合金在退火狀態下

3、的伸長率達20%以上， 切削加工性較差。鑄鋁合金曹性低，伸長率-般在4%以下，不宜壓 力加工，大多數切削加工性較好。硅鋁合金的鑄造性能 好，力學性能優良，是最重要也是應用最廣泛的鑄鉛合 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,硅含最越髙，對刀具磨損越嚴蛋，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 藝手段對鋁合金進行刃削加工。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、細晶粒的YG類硬質合金（ISO K10 K20）、聚晶復合金剛石（PCD,也稱金剛石燒結體） 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70年代末至80年代初，CVD金剛石技 術問世以來，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 產品而被迅速應用于鋁合金的切削加工之中。另外，鑄鋁合金據其硅含量的不同，選用的刀具材 料也不盡相同。對氣12%的鑄鋁合金可采用ISO K10 K20等碩質合金刀具；當 12%時，可采用PCD 刀具或CVD金剛石刀具；而對于妙達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刀片粒度號越大，刀具的抗磨損性能越 強。所以，妙“ 12%的鋁合金應優選中粒度的PCD刀 片；而 12%的則應優選粗粒度的PCD刀片；在任 何悄況下，細晶粒紐織的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，因為氧化了的氣化鋁切屑（Al2O3）與該刀具材 料相同，切削時會產生化學親和力而產生粘結與積屑 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（1）硬質合金刀具 采用硬質合金可轉位車刀進行 切削加工時，其刀片兒何參數選擇為：前角人=20

6、。， 后角m“l°20。；斷屑槽為卷曲導向型或平行類型， 表面應光滑；刀具各二作表面應梢細磨制而成。由于刀 具強度不存在問題，刀尖角®可根據加工需要，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，可采用小尺 寸

7、的釬炸硬質A金刀具，經桀體刃磨厲使用。主切削刃 參數應選擇：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如采用硬質合金銃刀進行銃削時，切削刃應保持鋒 利，前刀而應抗粘接，排們應流暢。有關切削刃參數選 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

8、構形式和幾何參數符合GB2076-I980的規定。 PCD刀具的刀尖刃口兒何參數有如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,各切削參數可根據 加工需求組合應用。(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 刃磨和對刀比校方便，故應用最為廣泛，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 刀調整比較方便，但刃磨最困難.多用于對刀調整比較 困堆的場合。具有這種切削刃的刀具在切削時被切金屬 的切削區變形程度較人，因而工件的農面粗糙度值校 大。多棱刃，貝有該刃形的刀具切削時，切削層殘留面 髙度的實際值和理論值較接近，切削區變形秤度校小, 因而工件衣面質址較好。但其刃磨工作址較大，故其應

10、用并不廣泛。4. 鋁合金切削用的選擇(1) 硬質合金刀貝的切削用負 可采用卡切削或濕 切削。如屬精密或超精加工時，可加煤油冷卻潤滑，有 助于保證加匸質量。加工時切削用量選擇如下：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。進給星/:車削吋，/ = 0 05 O.3mm/r；錐削時，/ =0. 05 0. 25mm/z0背吃刀蜀叫：車削時，竹=0.2 3mm；銃削時， (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，我國航空航天行業對再SiAl鑄鋁合金

11、、鍛 鋁合金工件銃削時，切削速度幾接近1 000m/min.進給 速度刃接近15m/mint每恆進給量接近0. 35mm/z。(2) ECD刀具的切削用就應根據具體加工條件確 定PCD刀具的合理切削參數。PCD刀具加工鋁合金時的 推薦切削用量見表1。表1 PCD刀具加工鋁合金時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，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數控機床加工非標大螺距蝸桿沈陽機床股份有限公司(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為沈陽第一機床廠生產的筒速銃床傳動機構中 的電要傳動部件，屬于非標準大縹距蝸桿。若使用臥式 車床加工就必須訂制一定模數的交換齒輪，生產周期 長，若這種非標準大螺距蝸桿為單件小批章生產，就會 帶來

14、極大的不便。隨著生產技術的不斷捉髙，數控機床 在加工這種非標準大螺距蝎桿時體現出極大的靈活性, 因而，我們在此次加工中采用了數控機床CAK6150E加 工。蝸桿生產過程中，常出現的打刀、悶車、中徑尺寸 超差等現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性，故在加工時將加工 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，5. 國外現代鋁合金切削刀具的性能水平在美國航空航天匚業中.采用1 000 4 000m/min9 有時高達5 000 - 7 500m/m

15、in的切削速度，2 -20ni/min 的進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，加工參數選擇如F: 刀具材料為金剛石，刀具直徑160mm,刀具齒數2 = 10. 在兩側壓上蓋板后使用背帽鎖緊。在兩側加上蓋板的好 處在于避免背帽損傷工件，使背帽更好地鎖緊。同時在 胎具的左端又設貲了一圓銷.圓銷靠在鐵爪上，限制了 胎具繞軸向的旋轉，這樣有利地避免了在加工過程中因 受力過大而出現的胎具“打滑”現象，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，但在加工過程中要注意冷 卻，切削液采用氯化石臘。數控系統編程時，不要采用 循環語句-次性編完整個車削過程，因為這樣不利于控 制加工過程中出現的意外情況，對切削盤的調整也體現 出了靈活性差。莊木次加工中.我們編制了如下的程 用，數控系統為CAK615OE KND系統。G50 X250. Z50.:刀體SPHW1204PDR - A88/WCD10,濕切削，切削速度 ve =4 0