劉琦+++黃志遠

摘 要：鋁合金這種材料質(zhì)地比較軟，延展性好，密度小，重量輕，在機械工程、醫(yī)療事業(yè)、航空航天以及化學工程等方面都有重要應(yīng)用。車削工藝是對鋁合金薄壁零件加工制作的主要工藝，對整個工藝要點的把握會促進零件質(zhì)量的不斷提高。文章會以滾筒型鋁合金薄壁零件為具體實例，闡述鋁合金薄壁零件的車削工藝要點。

關(guān)鍵詞：鋁合金；薄壁零件；車削工藝

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，鋁合金設(shè)備的需求量進一步增大，同時對鋁合金原材料進行加工時，工序也變的越來越繁雜，對于切削參數(shù)也是要求越來越精確。因此，在工業(yè)中對鋁合金材料進行切削時，應(yīng)該對其切削特性以及工藝參數(shù)有更加深入的研究，保證在實際應(yīng)用中，既能避免資源的浪費，又能保證工藝制作質(zhì)量。

1 鋁合金的切削特性

相比于純鋁，鋁合金的結(jié)構(gòu)性能更好、可加工性更高。通常在純鋁中添加銅、硅、鎂、鋅等合金元素構(gòu)成鋁合金。這些鋁合金在不同的場合都有重要的技術(shù)和工藝應(yīng)用。

1.1 切削性能

鋁合金延展性好，具有很好的抗拉強度。同時兼具硬度低和導(dǎo)熱性好的雙重優(yōu)點，非常適合用于高速切削。但在實際加工時，由于鋁合金具有很高的膨脹系數(shù)，導(dǎo)致切削時容易變形，因此在對其進行切削之前，應(yīng)該先熱處理強化或者冷處理強化。

1.2 切削問題

受到鋁合金本身物理特性的影響，切削的問題主要表現(xiàn)在這三個方面：粘刀現(xiàn)象、切削變形以及切削中的振動問題。切削時，由于摩擦生熱，導(dǎo)致鋁合金材料的表面開始受熱變軟直到熔化。并且由于鋁合金具有很好的延展性，導(dǎo)致切屑不能及時掉落，受熱之后就會粘在刀口上，造成粘刀現(xiàn)象；鋁合金材料質(zhì)地軟，抗塑性變形能力差。在切削過程中，受熱以及受到應(yīng)力的作用都會導(dǎo)致工件變形，影響使用，造成資源的浪費；在使用刀具對鋁合金材料進行切削時，會出現(xiàn)彈性回復(fù)的現(xiàn)象，這是由鋁合金彈性模量小的原因造成的。這就會導(dǎo)致切削刀具、給進系統(tǒng)的振動。另外，切削中，殘留在刀口的切屑在熔化以及脫落的過程中，都會產(chǎn)生不同程度的振動。

2 鋁合金薄壁零件工藝分析

以鋁合金薄壁滾筒零件為例，對鋁合金薄壁工藝進行一定分析。滾筒零件的主要結(jié)構(gòu)包括滾筒主體、鋁合金套以及PC塑料支撐圈三部分。外層材料是鋁合金材料，厚度僅為1.5毫米，符合薄壁鋁合金材料的標準。因此對其進行加工制作時，也必須按照對鋁合金薄壁零件加工的工序進行加工。其中，內(nèi)孔的加工都是屬于單獨加工的形式。外圈的加工過盈熱裝的方式進行[1]。該滾筒的結(jié)構(gòu)采用套筒的方式，因此必須保證內(nèi)孔和外圈共用同一個主軸，并隨相應(yīng)的距離進行控制，保證在工作的情況下，內(nèi)孔和外圈不會發(fā)生劇烈晃動和摩擦現(xiàn)象。為保證精加工的工作環(huán)境，應(yīng)該注意摩擦生熱現(xiàn)象，并對這種妨礙作用采取一定的措施加以控制。通常這些方面包括工件裝夾、刀具參數(shù)、刀具材料等。

3 鋁合金薄壁零件的車削工藝要點

鋁合金薄壁零件的車削工藝要點主要體現(xiàn)在這些方面：工件裝夾、車削時剛性問題的解決、刀具參數(shù)和工藝參數(shù)。只有在這些重要的工藝方面對車削工藝加以控制，同時采用更加先進的設(shè)別和相關(guān)技術(shù)，才能不斷提高零件的產(chǎn)出質(zhì)量，進而提供我國的鋁合金薄壁零件的車削工藝水平。

3.1 工件裝夾

工件裝夾是為了保證零件在加工時本固定住，同時應(yīng)該盡量減少擠壓的作用力對零件的影響。通常會采用兩頂尖裝夾的方式，具體就是在工件進行車床加工之前將制作好的兩個堵頭安置好。堵頭的設(shè)計也是零件加工的關(guān)鍵內(nèi)容，應(yīng)該對薄壁零件的結(jié)構(gòu)以及尺寸進行結(jié)合，保證中心孔以及內(nèi)孔的直徑等參數(shù)跟零件吻合。具體的工藝制作。首先需要對外圓進行定位，同時在中心進行鉆孔工作，這兩個方面可以利用裝夾的車削定位功能來實現(xiàn)[2]。之后進行切斷工作，保證加工的精度同時最大程度上減小誤差。堵頭與零件尺寸的吻合，會大大方便對零件的精確加工，因此在這個環(huán)節(jié)中，必須加強對堵頭的設(shè)計制作的重視。

3.2 車削時剛性問題的解決

由于材料本身的特性，車削是面臨的剛性問題也是亟待解決的一個重要問題。由于鋁合金材料本身的抗塑形能力就比較差，在薄壁條件下的鋁合金材料中，這一特點就會表現(xiàn)的更加明顯。這種剛性差的材料在進行加工時，非常容易受到切削力的影響，從而引起工件以及刀具發(fā)生振動，導(dǎo)致工件變形。這種變形在零件的中間部分表現(xiàn)的最為明顯。一旦工件的變形程度加深，就會導(dǎo)致精加工工作無法進行。最終造成不能完成工藝要求，同時也浪費了薄壁鋁合金材料。為解決這一問題，可以在加工的時候在零件內(nèi)孔里面添加一定數(shù)量的皮球，增強整個薄壁零件的抗壓能力。同時應(yīng)該根據(jù)內(nèi)孔的尺寸對皮球的大小進行選擇，皮球只是作為填充物的一種輔助工具，應(yīng)該保證零件在加工之前的完好性。放置好皮球之后，在對堵頭進行安裝，這樣一來就可以有效提高零件的剛性，為進一步的精加工提供好必要的條件。

3.3 刀具參數(shù)

薄壁零件的加工精度是在工程具體使用中的重要考量方面。在使用車削工藝對薄壁鋁合金材料進行加工時，對相關(guān)的刀具控制，能夠有效提高零件的加工精度，提高工件的質(zhì)量。一般對車床刀具的基本要求是：鋒利且切削刃易于散熱。在快速切削的時候，會因為刀具和零件之間的摩擦產(chǎn)生大量的熱量，會對薄壁鋁合金零件造成影響。因此散熱是十分重要的，相關(guān)切削液的使用也可以實現(xiàn)這一效果。同時根據(jù)具體零件的不同，應(yīng)該對刀具的角度加以調(diào)整。注意切屑的及時脫落，為預(yù)防切屑在刀口零件上造成一定程度的粘連，需要提前對刀面進行拋光處理，同時使用油性的潤滑液加以輔助。

3.4 工藝參數(shù)

工藝參數(shù)也是車削工藝中對工件有重要影響的一個方面。對工藝參數(shù)的控制上應(yīng)該主要體現(xiàn)在這幾個方面：切削速度、給料速度以及切削深度等。在具體的加工制作工程中，應(yīng)該對這些參數(shù)進行一定的調(diào)節(jié)。對切削余量及吃刀深度應(yīng)該進行嚴格的控制，這兩個條件稍有不慎，就會造成工件的嚴重變形。在具體的零件加工之前應(yīng)該對這兩個參數(shù)進行設(shè)定，同時采用降低給料和提高切削速度的方式能夠有效改善工件的表面特性。通過對工藝參數(shù)的不斷調(diào)節(jié)以及科學控制，有利于提高整個工件的加工水平。

3.5 專用真空夾緊夾具

在對薄壁鋁合金材料進行切削加工時，若采用傳統(tǒng)的壓板和程板對材料進行固定，由于受到壓力的作用，就無法保證對材料的精加工。精加工時，理想的一種狀態(tài)是保證材料的原有塑性特征，即沒有夾緊力或者可以忽略的夾緊力的情況下，可以有效對材料進行精確加工。使用高科技的真空夾緊系統(tǒng)能夠接近實現(xiàn)精加工的理想環(huán)境。這套系統(tǒng)是由導(dǎo)熱框架精加工專用真空吸附式夾具與真空泵共同組成。通過粗加工后深槽兩側(cè)以及內(nèi)框面預(yù)留出來的加工余量，同時在精加工時保持夾具的吸附面跟安裝好的夾具底面能夠緊密接觸，并通過螺母的稍微調(diào)整，就可以實現(xiàn)無變形夾緊力的工作環(huán)境。

4 結(jié)束語

鋁合金的切削特性決定了工藝中使用的刀具以及相關(guān)參數(shù)，同時應(yīng)該保證加工時工件的質(zhì)量以及材料的利用率，保證高效完成工作的基礎(chǔ)上，節(jié)約材料資源。在薄壁鋁合金的加工制作中，對相關(guān)設(shè)備以及技術(shù)要求更高，因此應(yīng)該不斷對切削特性進行深入研究，學習先進的技術(shù)，保證使用鋁合金材料制造的多種工具設(shè)備能夠以高質(zhì)量的水平被應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中。

參考文獻

[1]劉玉瑩.鋁合金薄壁筒形零件車削與夾具[J].職業(yè)技術(shù)學院學報，2014（02）：11.

[2]牛永進，祁建斌.鋁合金細長桿及薄壁筒加工[J].航天制造技術(shù)，2015（03）：18.