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[摘 要]铝合金作为一种复合金属材料，在人们的工作生活中有着广泛的应用。但是铝合金材料的切削问题一直也是工艺切割制作中的一个重要问题，只有对铝合金的切削特性做出进一步的科学研究，同时在实际的工艺操作中，采用先进的工具以及合理的参数，才能保证铝合金的切削质量，提高铝合金设备的生产效率。
[关键词]铝合金；特性分析；工艺技术
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0031-01
引言
随着我国工业的快速发展，铝合金设备的需求量进一步增大，同时对铝合金原材料进行加工时，工序也变的越来越繁杂，对于切削参数也是要求越来越精确。因此，在工业中对铝合金材料进行切削时，应该对其切削特性以及工艺参数有更加深入的研究，保证在实际应用中，既能避免资源的浪费，又能保证工艺制作质量。
1、铝合金的切削特性分析
受到铝合金本身物理特性的影响，切削的问题主要表现在这三个方面：粘刀现象、切削变形以及切削中的振动问题。切削时，由于摩擦生热，导致铝合金材料的表面开始受热变软直到熔化。并且由于铝合金具有很好的延展性，导致切屑不能及时掉落，受热之后就会粘在刀口上，造成粘刀现象；铝合金材料质地软，抗塑性变形能力差[1]。在切削过程中，受热以及受到应力的作用都会导致工件变形，影响使用，造成资源的浪费；在使用刀具对铝合金材料进行切削时，会出现弹性回复的现象，这是由铝合金弹性模量小的原因造成的。这就回导致切削刀具、给进系统的振动。另外，切削中，残留在刀口的切屑在熔化以及脱落的过程中，都会产生不同程度的振动。
2、铝合金切削工艺技术
了解到铝合金材料的自身特性，针对切削时出现的三个重要问题，对工艺流程进行设计，合理对刀具以及切削参数进行调整，才能够完成对铝合金材料的顺利切削工作，从而保证工件的质量。
2.1 选择刀具材料及参数
由于铝合金相对较软的质地，切削铝合金材料时，需要的切削力度是比较小的。但是在工艺中，针对切削力比较小的材料，切削使用的刀具有着更加严格的要求。通常在工艺中切削铝合金材料的刀具应该保证：不含亲和材料，不粘刀；刀刃锋利，能有效去除切削毛刺；刀体有较好的刚性，能抑制或削弱切削振动；结构上还要求有排屑槽，防止带状切屑划伤工件已加工表面。
同时刀具的几何参数也是一个重要的影响方面。对铝合金材料进行切削时，保持刀具前角在12°～18°，是最理想的一种切削状态。大于这个角度，就会影响刀具的散热能力，缩短刀具的使用寿命；小于这个角度，就会造成切屑的断裂，很容易对工件的表面造成划伤，影响生产质量。刀具的后角通常设置的应该大一点，有利于缓解刀具和工件之间的摩擦作用，选用12°比较合适。刃倾角也是一个重要参数，需要根据不同的切削环境对刃倾角进行调整。
2.2 选择切削用量
切削速度、进给量和背吃刀量是切削用量的三个切削要素。切削用量的参数代表切削材料时的运动幅度以及刀具进入材料的深度。对切削力度、热度、刀具的寿命以及工件的表面情况都有一定影响。通常在进行粗加工时，可以使用较大的切削深度以及给尽量；精加工时与之相反。
2.3 选择切削液
切削液的使用在对铝合金材料进行切削的时候有重要的作用。道具和材料在高摩擦的情况下热量很大，容易引起氢化反应。使用切削液就可以有效抑制这种现象，同时还能有利刀口附近的热量快速消散，保证工件的表面质量。对切削液进行选择时，应该选择润滑性能好的油性液体。
2.4 选择处理工艺
对铝合金材料切削时，切削应力会对刀具以及工件造成不利的影响。为了消除应力的破坏作用，可以在工艺流程中，使用一定的工艺处理方式，包括热处理和冷处理。应力退火、再结晶退火、均匀化退火、人工时效适合都适合使用热处理进行[2]。热处理在工件加工时，可以进行穿插使用，在精加工之前粗加工之后以及半精加工之后精加工之前都可以进行一次热处理，提高工件的生产质量；振动时效、人工校形、自然时效和冷冻处理等工艺适合使用冷处理。
2.5 选择装夹和辅助工具
装夹有比较高的要求，夹太紧会导致材料变形，太松无法保证牢固。通常采用六种方式以及辅助工具加以协助：以液压控制装夹系统的机床，可适当调低压力；采用软爪进行装夹；精加工时，在工件外表面包铜片后进行装夹；工件尺寸较大时，为防止夹紧力不够出现颤抖，可用2～4mm厚的钢片替代铜片进行装夹；对于薄壁件，制作芯轴或者下料时预留实心卡头；设计专门的装夹结构。
3、薄壁铝合金零件热变形与应力变形控制
3.1 优选刀具高速加工
采用大直径刀具或高主轴转速来保证高切削速度。高转速、少切削也是现代切削技术发展的主要趋势。在进行切削时，工件材料以及切削用量是切削力的主要影响因素。高转速切削可以在减少切削用量的同时降低切削力度。對于刀具的选择，针对粗加工可以使用双刃刀，保证切屑能够快速脱落，同时有效保护刀具不被折断；精加工时通常用多刃刀具，保证加工精度。
3.2 专用真空夹紧夹具
在对薄壁铝合金材料进行切削加工时，若采用传统的压板和程板对材料进行固定时，由于受到压力的作用，就无法保证对材料的精加工。精加工时，理想的一种状态是保证材料的原有塑性特征，即没有夹紧力或者可以忽略的夹紧力的情况下，有效对材料进行精确加工。使用高科技的真空夹紧系统能够接近实现精加工的理想环境。这套系统是由导热框架精加工专用的真空吸附式夹具与真空泵共同组成[3]。通过粗加工后深槽两侧以及内框面预留出来的加工余量，同时在精加工时保持夹具的吸附面跟安装好的夹具底面能够紧密接触，并拖过螺母的稍微调整，就可以实现无变形夹紧力的工作环境。具体示意图如图1所示。
3.3 铣削工艺参数的选择
工艺加工可以大致分为精加工和粗加工。粗加工的参数选择为：600mm×300mm的基础板面积；刀具使用双刃刀分多刀切削，螺旋角保持45°；主轴的转速保持1500n/min；切削速度为105mm/min。同时槽深留取0.2mm的余量，两侧及内框面留取0.25mm的余量。精加工的参数：使用三面刃立铣刀保持螺旋角60°；主轴转速为3000n/min；切削速度保持60mm/min。
结束语
铝合金的切削特性决定了工艺中使用的刀具以及相关参数，同时应该保证加工时工件的质量以及材料的利用率。保证高效完成工作的基础上，节约材料资源。在薄壁铝合金的加工制作中，对相关设备以及技术要求更高，因此应该不断对切削特性进行深入研究。
参考文献
[1] 史全富.汪麟.金属切削手册[M].3版.上海：上海科学技术出版社.2000：12-13.
[2] 殷保祖.加工铝及其铝合金刀具及其切削参数的选择[C].中国电子学会电子机械工程分会2003年论文集.2003：326-330.
[3] 康鲁迪.杨发展.佟春明.铝合金高速加工关键技术研究现状及分析[J].现代制造工程.2014（01）：83-86.
[关键词]铝合金；特性分析；工艺技术
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0031-01
引言
随着我国工业的快速发展，铝合金设备的需求量进一步增大，同时对铝合金原材料进行加工时，工序也变的越来越繁杂，对于切削参数也是要求越来越精确。因此，在工业中对铝合金材料进行切削时，应该对其切削特性以及工艺参数有更加深入的研究，保证在实际应用中，既能避免资源的浪费，又能保证工艺制作质量。
1、铝合金的切削特性分析
受到铝合金本身物理特性的影响，切削的问题主要表现在这三个方面：粘刀现象、切削变形以及切削中的振动问题。切削时，由于摩擦生热，导致铝合金材料的表面开始受热变软直到熔化。并且由于铝合金具有很好的延展性，导致切屑不能及时掉落，受热之后就会粘在刀口上，造成粘刀现象；铝合金材料质地软，抗塑性变形能力差[1]。在切削过程中，受热以及受到应力的作用都会导致工件变形，影响使用，造成资源的浪费；在使用刀具对铝合金材料进行切削时，会出现弹性回复的现象，这是由铝合金弹性模量小的原因造成的。这就回导致切削刀具、给进系统的振动。另外，切削中，残留在刀口的切屑在熔化以及脱落的过程中，都会产生不同程度的振动。
2、铝合金切削工艺技术
了解到铝合金材料的自身特性，针对切削时出现的三个重要问题，对工艺流程进行设计，合理对刀具以及切削参数进行调整，才能够完成对铝合金材料的顺利切削工作，从而保证工件的质量。
2.1 选择刀具材料及参数
由于铝合金相对较软的质地，切削铝合金材料时，需要的切削力度是比较小的。但是在工艺中，针对切削力比较小的材料，切削使用的刀具有着更加严格的要求。通常在工艺中切削铝合金材料的刀具应该保证：不含亲和材料，不粘刀；刀刃锋利，能有效去除切削毛刺；刀体有较好的刚性，能抑制或削弱切削振动；结构上还要求有排屑槽，防止带状切屑划伤工件已加工表面。
同时刀具的几何参数也是一个重要的影响方面。对铝合金材料进行切削时，保持刀具前角在12°～18°，是最理想的一种切削状态。大于这个角度，就会影响刀具的散热能力，缩短刀具的使用寿命；小于这个角度，就会造成切屑的断裂，很容易对工件的表面造成划伤，影响生产质量。刀具的后角通常设置的应该大一点，有利于缓解刀具和工件之间的摩擦作用，选用12°比较合适。刃倾角也是一个重要参数，需要根据不同的切削环境对刃倾角进行调整。
2.2 选择切削用量
切削速度、进给量和背吃刀量是切削用量的三个切削要素。切削用量的参数代表切削材料时的运动幅度以及刀具进入材料的深度。对切削力度、热度、刀具的寿命以及工件的表面情况都有一定影响。通常在进行粗加工时，可以使用较大的切削深度以及给尽量；精加工时与之相反。
2.3 选择切削液
切削液的使用在对铝合金材料进行切削的时候有重要的作用。道具和材料在高摩擦的情况下热量很大，容易引起氢化反应。使用切削液就可以有效抑制这种现象，同时还能有利刀口附近的热量快速消散，保证工件的表面质量。对切削液进行选择时，应该选择润滑性能好的油性液体。
2.4 选择处理工艺
对铝合金材料切削时，切削应力会对刀具以及工件造成不利的影响。为了消除应力的破坏作用，可以在工艺流程中，使用一定的工艺处理方式，包括热处理和冷处理。应力退火、再结晶退火、均匀化退火、人工时效适合都适合使用热处理进行[2]。热处理在工件加工时，可以进行穿插使用，在精加工之前粗加工之后以及半精加工之后精加工之前都可以进行一次热处理，提高工件的生产质量；振动时效、人工校形、自然时效和冷冻处理等工艺适合使用冷处理。
2.5 选择装夹和辅助工具
装夹有比较高的要求，夹太紧会导致材料变形，太松无法保证牢固。通常采用六种方式以及辅助工具加以协助：以液压控制装夹系统的机床，可适当调低压力；采用软爪进行装夹；精加工时，在工件外表面包铜片后进行装夹；工件尺寸较大时，为防止夹紧力不够出现颤抖，可用2～4mm厚的钢片替代铜片进行装夹；对于薄壁件，制作芯轴或者下料时预留实心卡头；设计专门的装夹结构。
3、薄壁铝合金零件热变形与应力变形控制
3.1 优选刀具高速加工
采用大直径刀具或高主轴转速来保证高切削速度。高转速、少切削也是现代切削技术发展的主要趋势。在进行切削时，工件材料以及切削用量是切削力的主要影响因素。高转速切削可以在减少切削用量的同时降低切削力度。對于刀具的选择，针对粗加工可以使用双刃刀，保证切屑能够快速脱落，同时有效保护刀具不被折断；精加工时通常用多刃刀具，保证加工精度。
3.2 专用真空夹紧夹具
在对薄壁铝合金材料进行切削加工时，若采用传统的压板和程板对材料进行固定时，由于受到压力的作用，就无法保证对材料的精加工。精加工时，理想的一种状态是保证材料的原有塑性特征，即没有夹紧力或者可以忽略的夹紧力的情况下，有效对材料进行精确加工。使用高科技的真空夹紧系统能够接近实现精加工的理想环境。这套系统是由导热框架精加工专用的真空吸附式夹具与真空泵共同组成[3]。通过粗加工后深槽两侧以及内框面预留出来的加工余量，同时在精加工时保持夹具的吸附面跟安装好的夹具底面能够紧密接触，并拖过螺母的稍微调整，就可以实现无变形夹紧力的工作环境。具体示意图如图1所示。
3.3 铣削工艺参数的选择
工艺加工可以大致分为精加工和粗加工。粗加工的参数选择为：600mm×300mm的基础板面积；刀具使用双刃刀分多刀切削，螺旋角保持45°；主轴的转速保持1500n/min；切削速度为105mm/min。同时槽深留取0.2mm的余量，两侧及内框面留取0.25mm的余量。精加工的参数：使用三面刃立铣刀保持螺旋角60°；主轴转速为3000n/min；切削速度保持60mm/min。
结束语
铝合金的切削特性决定了工艺中使用的刀具以及相关参数，同时应该保证加工时工件的质量以及材料的利用率。保证高效完成工作的基础上，节约材料资源。在薄壁铝合金的加工制作中，对相关设备以及技术要求更高，因此应该不断对切削特性进行深入研究。
参考文献
[1] 史全富.汪麟.金属切削手册[M].3版.上海：上海科学技术出版社.2000：12-13.
[2] 殷保祖.加工铝及其铝合金刀具及其切削参数的选择[C].中国电子学会电子机械工程分会2003年论文集.2003：326-330.
[3] 康鲁迪.杨发展.佟春明.铝合金高速加工关键技术研究现状及分析[J].现代制造工程.2014（01）：83-86.