铝合金切削刀具加工参数分析与选用pdf
时间: 2024-03-07 20:47:26 | 作者: 铣削刀具
铝合金切削刀具加工参数分析与选用 常州纺织服装职业技术学院 (江苏 213164) 董必辉 铝合金是以铝为基的合金的总称，其主要合金元素 切削刃锋锐，具有大的正前角，刀具前、后刀面表面粗 有cu、si、Mg、Zn等。铝合金的密度都较低，并且具 糙度值尽可能小，前刀面抗粘接，排屑流畅等。为此， 有优良的导电性、导热性和抗蚀性能。有些种类的铝合 涂层和非涂层的中、细晶粒的YG类硬质合金 (ISOK10 金强度较高，接近或超过优质钢，能用来制造承受载荷 一 K20)、聚晶复合金刚石 (PCD，也称金刚石烧结体) 的机械零件；有些则塑性较大，宜加工成形和铸造各种 以及天然金刚石是适宜的切削铝合金的刀具材料，它们 零件。随着航空、航天、建材和轻工等工业的蓬勃发展 都能够保证刀具刃口锋利且耐磨损。 以及 日常生活用品需求的迅速增加，铝合金发展异常迅 自20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技 猛，应用 日益广泛，其使用量已仅次于钢。 术问世以来，CVD金刚石刀具因其成本较 PCD刀具和 1．铝合金的切削加工性 天然金刚石低廉、使用性能在许多方面超过PCD的同类 铝合金按生产的基本工艺分为变形铝合金和铸造铝合金 产品而被迅速应用于铝合金的切削加工之中。 (或称铸铝合金)两大类。前者最重要的包含防锈铝合金、 另外，铸铝合金据其硅含量的不同，选用的刀具材 硬铝合金和超硬铝合金、锻铝合金等，我国的牌号分别 料也不完全一样。对W 12％的铸铝合金可采用ISOKIO 是LF、LY和LC及LD；后者最重要的包含硅铝合金 、铝铜 ～ I(20等硬质合金刀具；当删i12％时，可采用PCD 合金、铝镁合金和铝锌合金等，我国的牌号是zL，常用 刀具或CVD金刚石刀具；而对于加；达 16％一18％的过 来制造发动机的气缸体、活塞和油泵等。 硅铝合金，最好采用PCD刀具或CVD金刚石刀具。研 各种状态下的变形铝合金，其强度和硬度都不高， 究还表明，PCD刀片粒度号越大，刀具的抗磨损性能越 切削加工的难度在于有较高的塑性，切削时易形成积屑 强。所以，W 12％的铝合金应优选中粒度的PCD刀 瘤，难以获得良好的表面上的质量。如LF2及LF3、LY12和 片；而 12％的则应优选粗粒度的PCD刀片；在任 LD2等变形铝合金在退火状态下的伸长率达20％以上， 何情况下，细晶粒组织的PCD刀片不能用来加工 切削加工性较差。 10％的硅铝合金。 铸铝合金塑性低，伸长率一般在4％以下，不宜压 必须要格外注意的是，加工铝合金不宜采用A1O，基陶瓷 力加工，大多数切削加工性较好。硅铝合金的铸造性能 刀具，因为氧化了的氧化铝切屑 (A1O，)与该刀具材 好，力学性能优良，是最重要也是应用最广泛的铸铝合 料相同，切削时会产生化学亲和力而产生粘结与积屑 金。由于硅铝合金组织中含有硅晶体，其切削加工性与 瘤，造成摩擦阻力增大而使刀具磨损加快。 硅的含量有关 ，硅含量越高，对刀具磨损越严重，切削 3．切削铝合金的刀具几何参数 加工性也就越差。 (1)硬质合金刀具 采用硬质合金可转位车刀进行 2．切削铝合金的刀具材料 切削加工时，其刀片几何参数选择为：前角 。=20。， 从铝合金的切削加工性可知，无论从砂轮还是从零 后角O／=11。～20。；断屑槽为卷曲导向型或平行类型， 件的精度和表面粗糙度等方面而言，均不能采用磨削工 表面应光滑；刀具各工作表面应精细磨制而成。由于刀 艺手段对铝合金进行切削加工。而无论是车 (镗)削、 具强度不有一定的问题，刀尖角s可根据加工需要，在35。 铣削、钻削中的哪种切削加工类型，都要求刀具耐磨， ～ 80。问选择。 l墨呈!生笪!塑= 参I5《工冷加工 ’ 。 鞭麓 嘛 卫 墨_；圜 如车削、镗削加工小型铝合金零件时，可采用小尺 4．铝合金切削用量的选择 寸的钎焊硬质合金刀具，经整体刃磨后使用。主切削刃 (1)硬质合金刀具的切削用量 可采用干切削或湿 参数应选择：前角 =6。左右，后角 =。11。～2O。，刃 切削。如属精密或超精加工时，可加煤油冷却润滑，有 倾角A ：0。～10。，主偏角 K=75。～90。，刀尖角s 助于保证加工质量。加工时切削用量选择如下： 90。，刀尖圆弧半径 =0．3～1lllm。 切削速度 ： =70～800m／min。小型钎焊刀具取 如采用硬质合金铣刀进行铣削时，切削刃应保持锋 较小值，一般为 =70～230nr／min；其余类型刀具可选 利 ，前刀面应抗粘接，排屑应流畅。有关切削刃参数选 择300m／min以上。 择为：圆周刃径向前角 。≥7。，后角 。≥10。。立铣刀 进给量 ：车削时，f=0．05—0．3mm／r；铣削时，l厂 螺旋角 ≥3O。，大的螺旋角可使圆周刃的实际切削前角 = 0．05～0．25mm ／z。 变大。用于粗加工的铣刀，在切削刃上开出分屑槽，或 背吃刀量 0：车削时，Ⅱ=0．2～3ram；铣削时， 将切削刃制造成波形刃都能使排屑更好，切削更顺畅， o。(沿铣刀轴向)≤d (d为铣刀直径)且最大值不超 效率更加高。 过 12mm，铣削宽度不超过0．5d。 (2)PCD刀具 一般而言，PCD刀片只制成单刃， 例如，我国航空航天行业对高si—Al铸铝合金、锻 其结构及形式和几何参数符合 GB2076--1980的规定。 铝合金工件铣削时，切削速度 接近 1000m／min，进给 PCD刀具的刀尖刃口几何参数有如下几种情形：前角 速度 接近15m／min，每齿进给量 接近0．35mm／z。 = 0。、10。，后角 。=7。、11。、20。，主偏角 ，c= 。 (2)PCD刀具的切削用量 应根据具体加工条件确 75。、90。，刀 尖 圆弧 半 径 =0．05mm、0．1mm、 定PCD刀具的合理切削参数。PCD刀具加工铝合金时的 0．2ram、0．4mm、0．8mm、1．2ram，各切削参数可根据 推荐切削用量见表 1。 加工需求组合应用。 表 1 PCD刀具加工铝合金时的推荐切削用量 (3)天然金刚石刀具 天然金刚石刀具的切削刃有 加工 推荐切削用量 四种基本几何形状 ，即尖刃、直刃、圆弧刃和多棱刃。 加工材料 方式 ／(m ·min )f／(mill·r ) 0 ／mm 尖刃，在主切削刃和副切削刃之间有圆角，刀尖圆 粗车 30o～l50o O．10～o．40 O．1O～3．0 弧半径 一般为 1．0～1．8mm，主偏角K=45。，副偏角 Kr／=2。，前角 。：8．5。，后角Ot。=0。。该形状切削刃的 硅铝合金 精车 5oo～2O00 0．O5～0．2O O．10～1．0 刃磨和对刀较为方便 ，故应用最为广泛，但磨损后需要 (s13％) 0 ． 1O～O．30 铣削 50HD～3 )0 0．10～3．O 立即重磨。 直刃即修光刃，长度为0．18～0．25mm。必须与工 粗车 150～800 0．O5～0．40 O．10～3．0 件表面平行或形成极小的副偏角，其刃磨和对刀比较困 硅铝合金 精车 2o0～1O00 0．02～O．20 0．1O一1．0 难，但加工表面粗糙度值较小，多用于铝合金零件表面 ( 13％) O 质量发展要求较高的表面加工。 ． 10～O．3O 铣削 200l 500 0．1O～3．0 圆弧刃刃13圆弧半径为2．5mm，该形状切削刃的对 刀调整较为方便，但刃磨最困难，多用于对刀调整比较 (3)天然金刚石刀具的切削用量 超精加工铝合 困难的场合。具有这种切削刃的刀具在切削时被切金属 金材料时，天然金刚石刀具的推荐切削用量见表2。 的切削区变形程度较大，因而工件的表面粗糙度值较 表 2 天然金刚石刀具的推荐切削用量 大。 刀具材料 加工 推荐切削用量 多棱刃，具有该刃形的刀具切削时，切削层残留面 种类 方式 ¨／(m ·min )f／(mm ·r ) 0／mln 高度的实际值和理论值较接近，切削区变形程度较小， 天然金刚 因而工件表面上的质量较好。但其刃磨工作量较大 ，故其应 车 削 150～4ooO 0．O1～0．04 O．ool～O．0O5 石刀具 用并不广泛。 参磊 工冷加工 呈!堡箜!!塑■ WWW．metalworking1950．com 数字控制机床加工非标大螺距蜗杆 沈阳机床股份有限公司 (辽宁 110141) 杨新伟 陈红海 图1为沈阳第一机床厂生产的高速铣床传动机构中 在两侧压上盖板后使用背帽锁紧。在两侧加上盖板的好 的重要传动部件，属于非标准大螺距蜗杆。若使用卧式 处在于避免背帽损伤工件 ，使背帽更好地锁紧。同时在 车床加工就必须订制一定模数的交换齿轮，生产周期 胎具的左端又设置了一圆销，圆销靠在铁爪上，限制了 长，若这种非标准大螺距蜗杆为单件小批量生产，就会 胎具绕轴向的旋转，这样有利地避免了在工艺流程中因 带来极大的不便。随着生产技术的逐步的提升，数字控制机床 受力过大而出现的胎具 “打滑”现象，极大地保证了加 在加工这种非标准大螺距蜗杆时体现出极大的灵活性， 工的成功性。 因而，我们在此次加工中采用了数字控制机床 CAK6150E加 工。蜗杆生产的全部过程中，常出现的打刀、闷车、中径尺寸 超差等现象都能得到很好控制，而且效率大幅度的提升。 图2 胎具 1．胎具 2．定位销 3．背帽 4．盖板 2．加工步骤 (1)粗加工 修磨刀宽为6．5mm的高速钢切刀一 把。高速钢刀具具有韧性好、易磨削、切削刃锋利、加 图1 蜗杆IOM一011 工表面粗糙度值低等特点，但在工艺流程 中要注意冷 1．定位及装夹 却，切削液采用氯化石腊。数控系统编程时，不要采用 为了能够更好的保证其梯形螺纹的连续性，故在加工时将加工 循环语句一次性编完整个车削过程，因为这样不利于控 的蜗杆通过定位销定位后，用胎具紧固在一起，一同加 制工艺流程中出现的意外情况，对切削量的调整也体现 工内孔花键及螺牙。 出了灵活性差。在本次加工中，我们编制了如下的程 由图2中胎具的示意图可知，蜗杆通过65H7的销 序，数控系统为CAK6150EKND系统。 孔定位后，通过胎具上的花键轴限制其绕轴向的旋转， G50X250．Z50．： 5．国外现代铝合金切削刀具的性能水平 刀体 SPHW1204PDR—A88／WCD10，湿切削，切削速度 在美国航空航天工业中，采用 1000～4O00m／min， = 4021m／rain (8000r／rain)，进给速度 =5760mm／min 有时高达5000—7500m／min的切削速度，2～20nr／min (0．072mm／z)，铣削宽度 140mm，背吃刀量 口。=2mm。 的进给速度加工铝合金已比较普遍。例如在加工中心上 切削效果：客户真正的需求加工 12000个工件，实际加工了 铣削GKA1Sil0Mg(cu)铝合金，加工参数选择如下： 12876个。MW 刀具材料为金刚石，刀具直径 160mm，刀具齿数z=10， (收稿 日期 2010年第 17期 磊力，工~jn-r WWW．meta1working195o．COm
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