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郑州华晶金刚石股份有限公司

镁合金零件的机械加工工艺研究

关键词 镁合金零件 , 机械加工|2017-09-05 11:10:55|来源 中国超硬材料网
摘要 镁合金在机械加工方面有十分突出的优点,可以在高切削速度和大进给量下进行强力切削;导热性好、切削力小,在加工过程中的散热速度很快,因而刀具寿命长,粘刀量少,从而可以降低刀具费用,缩短...
       镁合金在机械加工方面有十分突出的优点,可以在高切削速度和大进给量下进行强力切削;导热性好、切削力小,在加工过程中的散热速度很快,因而刀具寿命长,粘刀量少,从而可以降低刀具费用,缩短更换刀具所需的停机时间;其断屑性能十分良好,一般情况下只需经过一次精加工便可达到所要求的最终表面粗糙度。对镁合金零件进行加工时,单位体积切削量的功率消耗比其他常见金属都要低。但是镁合金在机械加工方面也有独特的工艺要求,有很多需要注意的地方。
 
       镁合金材料对加工性能的影响:
       1. 在机械加工过程中所形成的切屑类型,与材料成分、零件形状、合金状态及进给速度等因素相关。当采用单刃刀具进行镁合金的车、镗、刨、铣时,所产生的切屑可以分为3大类:1)在大进给量下形成粗大和断屑良好的切屑;2)在中等进给量下形成长度短和断屑良好的切屑;3)在小进给量下形成长而卷曲的切屑。
       2. 由于镁的比热高、导热性良好,摩擦产生的热量会迅速地扩散到零件的各个部分,因此对镁合金进行切削加工时并不会产生较高的温度。但是,在高切削速度和大进给量的情况下,零件所产生的热量也是相当高的,很可能因为温度过高而发生扭曲变形。
       3. 如果对成品零件的尺寸公差要求比较严格,则在设计中必须考虑到镁的热膨胀系数这一影响因素。如果在上述加工条件下产生了相当多的热量,则很可能会影响到零件的加工精度。镁的热膨胀系数略高于铝,明显高于钢,在20~200℃范围内为27.4μm/m℃。
       4. 在机械加工过程中,镁合金零件很少发生因为冷变形引起的扭曲变形或翘曲。但刀具太钝、进给速度太慢以及刀具在加工过程中有停顿等不利因素时,也可能造成扭曲变形或翘曲。

       刀具对镁合金零件机械加工的影响:
       1. 加工镁合金的刀具材料的选择取决于所需完成的机加工作量。小批量加工时,一般使用寿命特别长的普通碳钢刀具;大批量加工时,通常优先选用镶嵌硬质合金的刀具;当加工批量大和公差要求很严时,可以使用成本较高的镶金刚石刀头来省去繁琐的复位补偿调整工作。
       2. 加工钢和铝的刀具通常也适合于镁合金的加工。但是,由于镁的切削力小,热容量也相当低,故其加工刀具应当具有较大的外后角、较大的走屑空隙、较少的刀刃数和较小的前角。另外,保证刀具的各个表面很平滑也是十分重要的。
       3. 对镁合金进行机械加工的一条重要原则是,应当使刀具保持尽可能高的锋利和光滑程度,必须没有划伤、毛剌和卷刃。如果刀具切削过其他金属,即使切削角没有改变,也应进行重新刃磨和珩磨。
       4. 刀具初磨可采用中等粒度的砂轮,然后使用精细粒度的砂轮进行刃磨,并在必要时再用细油石或超细油石进行手工珩磨。对于高速钢刀具,采用100目的氧化铝砂轮进行精磨即可获得满意的效果;对于刃磨镶嵌硬质合金的刀具,一般采用320目的碳化硅砂轮或200~300目的金刚石砂轮。

       切削液对机械加工的影响:
       1. 切削液有两大功能即冷却和润滑。由于镁的散热速度很快,可使被加工表面保持在较低的温度水平上,此外镁的易切削性使其不易与钢发生胶合,切削加工时一般不需要润滑。
       2. 加工镁合金零件时,无论用高速或低速的切削速度,用或不用切削液,都可以获得平滑的加工表面,而使用切削液主要是为了冷却工件,尽可能减少零件发生扭曲变形及切屑着火的可能性。因此,在镁合金零件的机械加工中,切削液一般被称作冷却液。在生产批量很大时,冷却液是延长刀具寿命的因素之一。
       3. 冷却液一般使用的是矿物油。矿物密封油和煤油已被成功地用作镁合金加工的冷却液。为了达到更好的冷却效果,切削油应当具有较低的粘度。为了防止镁合金零件腐蚀,切削液中的游离酸含量应低于0.2%。
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