張紅梅

摘 要：近年來，在機(jī)械廠的機(jī)加工生產(chǎn)過程中，鋁合金零部件的加工數(shù)量逐漸加大，并且形狀越來越復(fù)雜，尺寸精度和粗糙度要求越來越高，尤其是鑄造鋁合金殼體類零部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造壁薄，體積越來越大。由于尺寸精度和粗糙度要求越來越高，因此，在加工過程中存在零件變形的問題。本文通過鋁合金機(jī)械加工過程遇到的主要問題進(jìn)行闡述及分析解決措施，以達(dá)到對其研究的目的，以供相關(guān)方面的技術(shù)人員進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：鋁合金；機(jī)械加工；存在問題；解決措施

引言：在現(xiàn)今工業(yè)制造中，逐步實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，這這就為鋁合金的高效及拓展性應(yīng)用提供了發(fā)展契機(jī)，由于其具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢，這就使得鋁合金在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用頻率不斷上升。再有就是鋁合金由于具有突出的物理力學(xué)性能優(yōu)勢，因此，本文針對鋁合金性能的特點(diǎn)及加工中存在的問題和解決措施等研究趨勢進(jìn)行分析論述，忘專家們批評指正。

一、鋁合金零件的加工工藝及技術(shù)

針對目前鋁合金加工過程中存在的問題，一些專家們在盡可能改善冷卻和潤滑條件及開發(fā)新刀具，還有改善鋁合金材料性能方面的研究有了很大突破?，F(xiàn)將一些常用的加工技術(shù)方法介紹如下：

1.加工基準(zhǔn)選擇

加工基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)一致，并且在加工工藝山要充分考慮零部件的穩(wěn)定性、定位的精準(zhǔn)性還有夾緊可靠性等。

2.粗加工

由于一些鋁合金零件加工尺寸精度和表面粗糙度非常不容易達(dá)到高精度要求，在加工前需要對形狀復(fù)雜的一些零件進(jìn)行粗加工，并結(jié)合鋁合金材料的特點(diǎn)對其進(jìn)行切削，這種方式產(chǎn)生的熱會(huì)引起切削變形，會(huì)不同程度的增加零件尺寸方面的誤差，甚至引起工件變形。因此對一般平面的粗加工，采用銑、刨加工。同時(shí)加冷卻液對工件進(jìn)行冷卻，以降低切削熱對加工精度的影響。

3.精加工

在加工中，高速切削會(huì)產(chǎn)生大量切削熱，盡管切屑能帶走大部分熱量，但在刃前區(qū)仍能產(chǎn)生極高溫度，由于鋁合金熔點(diǎn)偏低使得刃前區(qū)常常處于半熔化狀態(tài)，使工件在切削點(diǎn)處的強(qiáng)度受高溫影響大幅度下降，容易產(chǎn)生鋁合金零件在加工過程中形成凸凹缺陷。因此，在精加工過程中，通常選用冷卻性能好、潤滑性能好，粘度低的切削液。在潤滑刀具的同時(shí)，及時(shí)帶走切削熱，降低刀具及零件加工面的溫度，減少零件溫度變形。

4.刀具的合理選擇

與黑色金屬相比，鋁合金材料在切削過程中產(chǎn)生的切削力比較小，可以采用較大的切削速度，但容易形成積屑瘤。鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)高，切削時(shí)由于切屑和零件傳導(dǎo)出的熱量較多，切削區(qū)溫度較低，所以刀具的耐用度較高，但零件本身溫升較快，容易引起變形。因此選擇適合的刀具材料，選擇合理的刀具角度，并提高刀具表面粗糙度，對降低切削力和切削熱十分有效。

5.利用熱處理及冷處理解決加工變形

消除鋁合金材料加工應(yīng)力的熱處理方法有：人工時(shí)效、再結(jié)晶退火等。對于結(jié)構(gòu)簡單的零件工藝路線一般采用：粗加工、人工時(shí)效、精加工。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件工藝路線一般采用：粗加工、人工時(shí)效（熱處理）、半精加工、人工時(shí)效（熱處理）、精加工。對于精度要求高的零件在粗加工和半精加工后安排人工時(shí)效（熱處理）工序的同時(shí)，可以在零件精加工工序后再安排一次穩(wěn)定化熱處理工序，防止零件在放置、安裝、使用過程中發(fā)生微小的尺寸變化

三、鋁合金機(jī)械加工的主要難點(diǎn)及解決方案

1鋁合金機(jī)械加工難點(diǎn)一

在航空領(lǐng)域、汽車及機(jī)械類領(lǐng)域中，鋁合金精密原材料應(yīng)用越來越廣泛，由于其原材料易切削性高，所以，在以上所述的領(lǐng)域中相應(yīng)零件尺寸精度，零件表面粗糙度要求都很高。

1.1.刀具原材料的選擇：

針對鋁合金原材料硬度，機(jī)械性能選擇切削刃具的材料，一般是粗加工應(yīng)用硬質(zhì)合金，鋁合金精密加工應(yīng)用金剛石材料：在刀具粗，精加工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面根據(jù)臺(tái)階尺寸的要求，合理設(shè)計(jì)刀具尺寸，特別是精加工刀具結(jié)構(gòu)。

1.2案例分析：，在中間臺(tái)階處不能形成突起和圓角。

問題：類似此類孔加工，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及功能要求，在產(chǎn)品局部的臺(tái)階倒角處，無法在倒角處完全達(dá)到理論值，由于鋁合金材料在加工過程中容易產(chǎn)生擠壓變形，尤其在銳邊處形成突起。

1.3原因分析：由于精密加工刀具的制作工藝特點(diǎn)，即成型刀具是采用線切割機(jī)床完成臺(tái)階制作的，而線切割的鉬絲最小直徑為D0.25。

1.4刀具加工過程中機(jī)床主軸和刀具刀柄的跳動(dòng)，原材料的塑性變形導(dǎo)致形成的突起。所以，在機(jī)加工行業(yè)中按照常規(guī)的刀具設(shè)計(jì)和制作工藝是無法滿足設(shè)計(jì)要求，而此處由于零件的裝配及功能要求是無法讓步的。

目前的解決方案：為了避免產(chǎn)生圓角，采用非常規(guī)的刀具設(shè)計(jì)方法（錯(cuò)齒）設(shè)計(jì)出的刀具。該解決方案的缺陷：雖然滿足了形狀要求，但是在加工過程中由于單刃切削，會(huì)大大降低刀具的切削穩(wěn)定性從而劃傷孔口。

2.鋁合金機(jī)械加工難點(diǎn)二

鋁合金加工中，表面在Ra0.1內(nèi)孔使用于活塞運(yùn)動(dòng)和要求密封較嚴(yán)格的場合。對于要求孔內(nèi)表面光潔度極高的Ra0.1以內(nèi)，并且大批量生產(chǎn)在機(jī)械加工中，應(yīng)該屬于比較困難的不太容易實(shí)現(xiàn)。

2.1技術(shù)分析：金屬加工本身是由刀具擠壓零件加工部分由彈性變型-塑性變型-切斷來實(shí)現(xiàn)的，避免刀具撕扯零件加工部為，在刀具上考慮，使刀具刀刃必須鋒利，要零件本身彈性變型塑性變型時(shí)間縮短，盡量小的影響加工后表面。批量持續(xù)生產(chǎn)需要考慮刀具耐磨性，提升刀具材質(zhì)，在鋒利狀態(tài)保持時(shí)間更長。鋁合金在金屬加工本身韌性延展較好，不容易斷屑，解決斷削問題或連續(xù)排削，避免切屑劃傷孔內(nèi)表面。

2.2目標(biāo)實(shí)現(xiàn)：刀具采用聚精金剛石，刃口要十分鋒利，在切削部分必須保持鋒利，磨損后表面質(zhì)量很差。

3.鋁合金機(jī)械加工難點(diǎn)三

螺紋孔口毛刺問題，在液壓閥類領(lǐng)域中，螺紋連接應(yīng)用是比較廣泛，并且對毛刺、清潔度要求都很高。機(jī)械加工時(shí)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，對設(shè)備、夾具、尤其是刀具都有很高的要求，將螺紋和孔口直徑一道加工出來對刀具進(jìn)行更改，這樣就不會(huì)有毛刺產(chǎn)生，降低風(fēng)險(xiǎn)。

三、鋁合金性能特點(diǎn)及加工過程中存在的問題及措施

1.鋁合金的強(qiáng)度一般為96～294MPa，高的也只有588～687MPa，硬度最高只有110～120HB，材料抗塑性變形和劃痕的能力較差，工件易碰傷和夾壞，這就需要排屑順暢，切屑才不會(huì)與已加工表面粘連。

2.鋁合金的導(dǎo)熱能力高，在切削過程中切屑可以帶走大量的熱量，但彈性模量較小，易產(chǎn)生較大的彈性變形，不易獲得高的加工精度，而且會(huì)引起后刀面和已加工表面之間的劇烈摩擦，從而加快刀具的磨損并引起振動(dòng)，這在薄壁件加工中表現(xiàn)得更加明顯，因此需要盡量獲得較高的加工精度，才有利于鋁合金的機(jī)械加工。

3.在小余量精加工鋁合金中，可轉(zhuǎn)位刀片刃口通常顯得較鈍，常常導(dǎo)致“犁削”效應(yīng)的產(chǎn)生，引起切削力突然增加，出現(xiàn)讓刀過大以及功率需求過高的問題。因此需要改進(jìn)刀刃的靈敏度，并且增大其功率才能盡可能的避免此項(xiàng)缺陷。

結(jié)語：綜上所述，在鋁合金機(jī)械生產(chǎn)加工的過程中，需要在生產(chǎn)加工中保證產(chǎn)品的品質(zhì)，滿足產(chǎn)品的表面粗糙度要求。所以在鋁合金的切削過程中，刀具材料、刀具的幾何參數(shù)、切削液以及加工應(yīng)力的消除尤為重要，并且需要有效的解決生產(chǎn)中的難點(diǎn)及問題等，只有綜合考慮這些因素，才能比較高效率地生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

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