铝合金的高速切削加工技术研究

高一龙（中车四方车辆有限公司，山东 青岛 266000）

铝合金的高速切削加工技术研究

高一龙
（中车四方车辆有限公司，山东 青岛 266000）

高速切削是一种先进的金属加工技术，其主要特点是速度快。在金属加工的过程中，能够缩短加工时间，提高加工效率。本文通过介绍铝合金的性能以及高速切削的特点，仔细分析了影响铝合金的高速切削的三个关键技术，为铝合金的高速切削加工技术研究提供参考。

铝合金；高速切削；加工技术

高速切削起源于飞机制造业，随着经济的快速发展，逐渐被用于其他的金属切割行业。高速切削加工时间短，效率高，成品的合格率高，符合市场的优选原则，因此被广泛之用。在铝合金高速切削的过程中，需要加强对高速切削技术的研究，不断地提高技术水平。

1　铝合金性能与高速切削特点及理论

1.1铝合金金属性能

纯铝密度小、熔点低、可塑性强、抗腐蚀性能好，但是由于纯铝强度低，无法被用作结构材料。经过长期的实践，在铝中加入其他的金属元素可以提高铝的强度，抗腐蚀性，能够使其高温耐热大规模的应用于制造业。在铝合金加工过程中，容易出现加工碎屑粘附铝合金表面，导致铝合金表面粗糙。同时，由于铝合金容易热胀冷缩，且加工过程排热不畅，这将造成铝合金无法加工精密零件。铝合金适合被广泛应用，但是，铝合金在加工中存在很多问题，需要不断地改善铝合金的加工。

1.2高速切削的特点

高速切削是相对常规的切削而言，其在加工过程中速度快，是常规速度的10倍。高速切削能够通过提高速度，降低切削力，缩短工作时间，提高工作效率［1］。在高速切削过程中，离心力能够将切屑带离，避免粘附在表面，同时，高速切削能够减少传给工件的热量，避免工件出现热胀冷缩，导致工件加工不准确。

2　铝合金的高速切削加工技术

2.1机床配置

高速机床主要是由高速主轴和辅助部件组成。为了保证高速机床的正常的、安全的运行，要确保机床的支撑结构，安装相应的的保护装置。

（1）高速主轴。为了保证机床的高速运行，高速主轴需要在短时间内提速，这就要求机床主轴和电机主轴合用，形成电主轴，进行直接传动。电主轴由定子、转子、旋转变压器转子，旋转变压器定子以及冷却、润滑系统组成。

（2）高速辅助部件。高速切削过程中，由于主轴速度的提高，其他部件的进给速度也必须提高。直线电机驱动系统惯性小、磨损小，刚度大，可以做到高速和高精度驱动。直线电机驱动系统通过提高电动机功率来实现加速［2］。

（3）机床的支撑结构。机床的支撑结构能够满足机床高速运转的功能，支撑结构需要高强度，动静结合以及要具有高水平的阻尼特性。机床的床身材料要采用高强度混凝土，为了确保床体结构的稳定性，要将机床底部设计成一个整体，加强其阻尼特性。

（4）安装保护装置。在高速切削的过程中，铝合金的碎屑会被高速带出，如果没有保护装置，将会造成人员的误伤。机床工作时，需要使用高强度的钢板将工作区域进行分割，并通过钢板上的防弹玻璃窗口来控制机床的运行。

2.2刀具要求

高速切削除了需要告诉的机床还需要告诉的切削刀具配合。由于高速切削速度快且在切割过程中相互摩擦，容易产生大量的热量，这就要求道具必须要具有热稳定性，强度高的特点。

（1）刀具材料性能。刀具材料硬度必须高于铝合金的硬度，但是，刀具硬度越高，就越容易发生刀具脆性破裂，这就要求刀具不仅要有硬度还需要有抗弯强度。刀具还需要在高温中保持其硬度、耐磨性，避免刀具在工作过程中，受热变形。除此之外，当局在高温下，要保持器化学的稳定性，避免与铝合金发生化学反应。

（2）刀具切削性能。机床的高速运行将会产生巨大的离心力，要提高道具的安全系数，避免发生高速下，刀片断裂飞出。提高刀具的系统刚性，如果刀具刚性较差，在高速运转的过程中，刀具将会产生强烈的震动，这将会导致机床磨损，也会是工件精确度下降。在高速运转的过程中，技术人员要计算离心力的大小，安装道刀具时，准确安装刀具，避免任何偏差。

2.3切削工艺要求

高速切削通过高速运转的机床，进行快速的切割，根据铝合金材料的硬度，刚度的不同，切削刀具、切削工艺和切削液也各不相同。

（1）切削方式。在高速切削的过程中，首先要选择正确的切削方式。在顺铣加工的过程中，切削的厚度由大到小，刀齿在工件表面路径较短，工件表面比较光滑。逆铣加工的工作效率比顺铣加工高，但是，加工过程中，容易磨损刀具，在高速切削的过程中，逆铣加工使用较少。

（2）切削路径。敞口区域，要从外面进行切削；封闭区域，使用螺旋式进刀［3］。在高速切削的过程中，急停和激动都会造成工件表面粗糙以及，刀具急转的过程中，容易出现咬边。因此，高速切削过程中，选择单一路径，切割过程中，避免急停和急转，保证工件的质量。

（3）切削液。在金属加工过程中，切削液用来冷却、润滑切削刀具以及工件，其具有良好的冷却、润滑、除锈、防油等性能。传统的切削液主要是皂基乳化液，其夏天易臭，冬天难稀释，效果较差。因此，目前的切削液主要是有多种超强功能助剂经过一定比例复合而成，其功能远远的优于皂基乳化液。因此，在切削过程中，要选择合适的切削液，嫩能够避免刀具损伤。

3　结束语

综上所述，铝合金的高速切削技术需要机床、刀具、切削工艺的量和配合。高速切削有着众多优点，但是，高速切削依然受到技术、机床等因素的制约，因此，要不断开发新材料，提高高速切削的技术水平。

［1］龙明源，张光明.高性能铝合金高速切削关键技术研究［J］.装备制造技术，2014（02）:193-195.

［2］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）:83-87.

［3］陈世平.高速切削加工技术及其发展前景［J］.机械设计与制造工程，2001（03）:43-44+47.

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