轻合金切削加工技术NXPowerLite课件幻灯片.pptVIP

轻合金切削加工技术 中国机械工业金属切削刀具技术协会 电力工业金属切削技术咨询部 前 言 轻金属是指密度小于4.5g/cm3，化学性能活泼、提取较为困难的一类轻质有色金属，主要包括铝、镁、钛、铍、锂和钙等，可作结构材料，应用较为广泛的有铝、镁和钛及其合金。由于轻金属密度小、比强度、比模量高，且结构性能优异，已成为国民经济建设和国防建设中重要的战略物资之一，是飞机、舰船、坦克、装甲战车、火箭、导弹、飞船和卫星等重要的结构材料，也广泛应用于电子电气，机械制造和日用消费品等领域。 一、铝合金的切削加工性及合理切削条件 铝及其铝合金是现代工业用途最广泛的轻金属材料，铝最显著的特点是它的多功能性。 铝的密度只有2.7g/cm3是非磁铁性的，铝及其合金外观好、质轻、可机加工、物理和力学性能好，且抗腐蚀性好，钝铝的机械强度不高，不 宜做受力结构零件，在铝中加入合 金元 素硅、铜、锰、镁等后形成 铝合金，提高了强度。 铝合金广 泛应用于飞机、仪 表、发动机、 机械制造、轻化工等领域。 1.铝合金的切削加工性 铝合金强度和硬度一般较低，塑性较小，对刀具磨损较小，且导热系数高，切削温度有限、化学磨损很小，属易加工材料，宜进行高速切削。但铝合金中的硬质相（如Si）的磨粒磨损也会造成刀具损坏。铝合金熔点较低、温升高后塑性增大，在高温高压作用下，刀屑界面摩擦很大，容易粘刀，形成积屑瘤，特别是退火状态的铝合金不易获得小的表面粗糙度值。 铝合金分为两大类：铸造合金和加工（变形）合金 防锈铝合金，含铜量少的锻铝（如6Ao2）强度低，塑性高，切削时易粘刀，使已加工表面粗糙度值大，切削加工性差。经冷变形后，切削加工性可得到改善。硬铝、超硬铝合金和含铜量较多的锻铝（2A50～2A14），由于生成脆性化合物（CuAl2）分布于固溶体晶粒界面上，使韧性和塑性降低，具有良好的切削加工性。 铸造铝合金（含硅量在4%～13%之间），其金相组织为硅在铝内的固溶体和共晶体组成，硅成粗大的片状夹杂形态存在，在切削过程中对刀具有磨料作用，刀具容易磨损，切削加工性较差。若经球化处理，使片状硅球化，则可改善切削加工性。 2.铝合金的合理切削条件 ①刀具材料及合理几何参数选择 铝合金具有极好的易切削加工特性，可采用很高的切削速度和进给速度进行加工，选用的刀具材料主要是聚晶金刚石（PCD）、涂层硬质合金或超细晶粒硬质合金刀具，常规切削用的硬质合金为YG8、YG6、YG8N等，YG6宜用于余量均匀条件下的连续粗加工和半精加工，YG8和YG8N用于铸铝件或负荷重的粗加工。精加工时，为避免由于铝与陶瓷的化学亲和力而产生粘结（切削氧化 即生成Al2O3），一般不宜采用陶瓷刀具。复杂型面铝合金的高速切削加工， 也可用整体超细晶粒硬 质合金和粉末高速钢及 其涂层刀具。 铝合金强度和硬度较低，宜选用大的前角。粗车时取γ0=20°～25°，精车时取γ0=25°～30°，切削刃要求磨得锋利，刀面表面粗糙度值要小。由于铝合金的弹性模量小（约70GMP），只有45钢的1/3左右，由工件弹性恢复产生的后面摩擦更为严重。所以，应选取较大的后角，粗车时取α0=8°～10°，精车时取α0=10°～12°，刃倾角一般取λs=0°～10°，粗加工取小值，精加工取大值。 ②切削用量 由于铝合金的强度和硬度较低，且导热性好，宜进行高速切削。与车削45钢相比，车削硬铝的切削速度可提高3倍以上。 ③冷却润滑 用聚晶金刚石（PCD）和硬质合金刀具粗加工铝合金一般可不用冷却润滑。用高速钢刀具切削时，一般都采用切削液冷却润滑。当切削用量较大和粗加工硅铝合金时，可用5%的乳化液，精加工时由于铝容易和氢起化学作用，使工件表面产生很细的针孔，不宜采用水基切削液。为减小摩擦和粘刀，一般常采用煤油或煤油加机油的混合油。 3.铝合金切削加工实例 加工方式 工件及工件材料 切削参数 刀片种类 结论 精 铣 车辆汽缸体 AlSi17Cu4Mg合金 u=800m/min f=0.08mm/z ap=0.5mm 需冷却液 晶粒平均尺寸 10μm、12mm正方 α0=12° 使用WC基硬质合金刀具每个刃角只能加工25个工件，使用PCD可加工500个。 精 镗 凸轮轴轴承 AlSi17Cu4Mg合金 u=250m/min f=0.08mm/γ ap=0.5mm 需冷却液 晶粒平均尺寸10μm α0=11° 刀尖半径0.8mm 使用WC合金刀具， 每个刃只加工75件， 使用PCD， 可加工3000件。 汽缸孔 BS1490LM25 6.5～7.5%Si u=312m/min f=0.0