鋁合金的高速切削加工技術研究

高一龍（中車四方車輛有限公司，山東 青島 266000）

鋁合金的高速切削加工技術研究

高一龍
（中車四方車輛有限公司，山東 青島 266000）

高速切削是一種先進的金屬加工技術，其主要特點是速度快。在金屬加工的過程中，能夠縮短加工時間，提高加工效率。本文通過介紹鋁合金的性能以及高速切削的特點，仔細分析了影響鋁合金的高速切削的三個關鍵技術，為鋁合金的高速切削加工技術研究提供參考。

鋁合金；高速切削；加工技術

高速切削起源于飛機制造業，隨著經濟的快速發展，逐漸被用于其他的金屬切割行業。高速切削加工時間短，效率高，成品的合格率高，符合市場的優選原則，因此被廣泛之用。在鋁合金高速切削的過程中，需要加強對高速切削技術的研究，不斷地提高技術水平。

1　鋁合金性能與高速切削特點及理論

1.1鋁合金金屬性能

純鋁密度小、熔點低、可塑性強、抗腐蝕性能好，但是由于純鋁強度低，無法被用作結構材料。經過長期的實踐，在鋁中加入其他的金屬元素可以提高鋁的強度，抗腐蝕性，能夠使其高溫耐熱大規模的應用于制造業。在鋁合金加工過程中，容易出現加工碎屑粘附鋁合金表面，導致鋁合金表面粗糙。同時，由于鋁合金容易熱脹冷縮，且加工過程排熱不暢，這將造成鋁合金無法加工精密零件。鋁合金適合被廣泛應用，但是，鋁合金在加工中存在很多問題，需要不斷地改善鋁合金的加工。

1.2高速切削的特點

高速切削是相對常規的切削而言，其在加工過程中速度快，是常規速度的10倍。高速切削能夠通過提高速度，降低切削力，縮短工作時間，提高工作效率［1］。在高速切削過程中，離心力能夠將切屑帶離，避免粘附在表面，同時，高速切削能夠減少傳給工件的熱量，避免工件出現熱脹冷縮，導致工件加工不準確。

2　鋁合金的高速切削加工技術

2.1機床配置

高速機床主要是由高速主軸和輔助部件組成。為了保證高速機床的正常的、安全的運行，要確保機床的支撐結構，安裝相應的的保護裝置。

（1）高速主軸。為了保證機床的高速運行，高速主軸需要在短時間內提速，這就要求機床主軸和電機主軸合用，形成電主軸，進行直接傳動。電主軸由定子、轉子、旋轉變壓器轉子，旋轉變壓器定子以及冷卻、潤滑系統組成。

（2）高速輔助部件。高速切削過程中，由于主軸速度的提高，其他部件的進給速度也必須提高。直線電機驅動系統慣性小、磨損小，剛度大，可以做到高速和高精度驅動。直線電機驅動系統通過提高電動機功率來實現加速［2］。

（3）機床的支撐結構。機床的支撐結構能夠滿足機床高速運轉的功能，支撐結構需要高強度，動靜結合以及要具有高水平的阻尼特性。機床的床身材料要采用高強度混凝土，為了確保床體結構的穩定性，要將機床底部設計成一個整體，加強其阻尼特性。

（4）安裝保護裝置。在高速切削的過程中，鋁合金的碎屑會被高速帶出，如果沒有保護裝置，將會造成人員的誤傷。機床工作時，需要使用高強度的鋼板將工作區域進行分割，并通過鋼板上的防彈玻璃窗口來控制機床的運行。

2.2刀具要求

高速切削除了需要告訴的機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程中相互摩擦，容易產生大量的熱量，這就要求道具必須要具有熱穩定性，強度高的特點。

（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，避免刀具在工作過程中，受熱變形。除此之外，當局在高溫下，要保持器化學的穩定性，避免與鋁合金發生化學反應。

（2）刀具切削性能。機床的高速運行將會產生巨大的離心力，要提高道具的安全系數，避免發生高速下，刀片斷裂飛出。提高刀具的系統剛性，如果刀具剛性較差，在高速運轉的過程中，刀具將會產生強烈的震動，這將會導致機床磨損，也會是工件精確度下降。在高速運轉的過程中，技術人員要計算離心力的大小，安裝道刀具時，準確安裝刀具，避免任何偏差。

2.3切削工藝要求

高速切削通過高速運轉的機床，進行快速的切割，根據鋁合金材料的硬度，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。在高速切削的過程中，首先要選擇正確的切削方式。在順銑加工的過程中，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，加工過程中，容易磨損刀具，在高速切削的過程中，逆銑加工使用較少。

（2）切削路徑。敞口區域，要從外面進行切削；封閉區域，使用螺旋式進刀［3］。在高速切削的過程中，急停和激動都會造成工件表面粗糙以及，刀具急轉的過程中，容易出現咬邊。因此，高速切削過程中，選擇單一路徑，切割過程中，避免急停和急轉，保證工件的質量。

（3）切削液。在金屬加工過程中，切削液用來冷卻、潤滑切削刀具以及工件，其具有良好的冷卻、潤滑、除銹、防油等性能。傳統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功能助劑經過一定比例復合而成，其功能遠遠的優于皂基乳化液。因此，在切削過程中，要選擇合適的切削液，嫩能夠避免刀具損傷。

3　結束語

綜上所述，鋁合金的高速切削技術需要機床、刀具、切削工藝的量和配合。高速切削有著眾多優點，但是，高速切削依然受到技術、機床等因素的制約，因此，要不斷開發新材料，提高高速切削的技術水平。

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

［2］康魯迪，楊發展，佟春明.鋁合金高速加工關鍵技術研究現狀及分析［J］.現代制造工程，2014（01）:83-87.

［3］陳世平.高速切削加工技術及其發展前景［J］.機械設計與制造工程，2001（03）:43-44+47.

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