鎂合金薄壁件輪輞的車削加工

吳高槐

摘 要：通過對鎂合金薄壁零件輪輞的加工，總結(jié)出切削速度、進(jìn)刀量、吃刀量對零件變形和零件尺寸的影響程度，最終找到影響吃刀抗力的主要因素，解決長期以來零件讓刀變形影響尺寸精度的難題。

關(guān)鍵詞：鎂合金；薄壁；車削

引言：

鎂合金薄壁圓筒零件，由于質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為機(jī)械產(chǎn)品中重要的零部件。但是此類零件結(jié)構(gòu)剛性差，在車削加工中受徑向力的作用，將會產(chǎn)生彈性塑形變形，從而產(chǎn)生“讓刀現(xiàn)象”，即使加工刀具完全正確按零件設(shè)計(jì)輪廓走刀，由于加工變形也會產(chǎn)生零件尺寸超差的現(xiàn)象。從而嚴(yán)重制約零件的加工質(zhì)量。

薄壁零件輪輞現(xiàn)狀

零件毛胚及完工狀態(tài)如圖（黑線代表零件毛坯，紅線代表零件完工狀態(tài)），加工余量多，零件加工完工，壁厚2.5mm，零件形狀復(fù)雜，裝夾不易。

零件毛胚及零件完工圖

車削加工中的難點(diǎn)

鎂合金作為一種新型材料被廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器等軍用行業(yè)，其原因是它作為最輕的工程金屬材料，具有比重輕、比強(qiáng)度和比剛度高，切削加工性好，導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，以及減震性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，是取代鋼鋁材的最佳選著。由于鎂合金化學(xué)活性大，給鎂合金加工帶來一系列的問題，特別是在鎂合金薄壁零件的加工上，主要體現(xiàn)在：

（1）燃點(diǎn)低。鎂屑性質(zhì)活波，燃點(diǎn)僅為640度，在機(jī)加過程中為了發(fā)揮刀具的切削性能，提高效率和工件質(zhì)量，一般要求高速切削，而高速切削會使金屬切削溫度高達(dá)700—1000度左右，所以在加工過程中極易燃燒，鎂屑燃燒速度快，燃燒溫度高，撲救極為困難，而起鎂會和水起反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，所以在金屬鎂火災(zāi)中，水，泡沫、四氯化碳等滅火劑都受到限制，撲救難度大，所以只能用黃沙等。在切削過程中必須考慮溫度的影響。

（2）工件變形的問題。由于鎂的比熱高和導(dǎo)熱性良好，摩擦產(chǎn)生的熱量會迅速擴(kuò)散到零部件的各個(gè)部分，但是在高切削速度和進(jìn)給量大的情況下，零件產(chǎn)生的熱量也相當(dāng)可觀的，從而由于溫度過高而發(fā)生扭曲變形，而其由于零件最后只有4mm厚，在裝夾過程中由于力道的把握不足而發(fā)生變形。

（3）極易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。在大氣環(huán)境中鎂合金常溫就會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。在干燥的空氣中，鎂表面會生成氧化鎂，在濕潤的環(huán)境中會生成氫氧化鎂。因此在鎂合金的制造上需要特別注意，表面處理也較其他金屬困難。

（4）零件形狀復(fù)雜。零件形狀復(fù)雜，壁厚薄，兩頭全是圓弧面，而造成我們在生產(chǎn)過程中裝夾困難。

加工難點(diǎn)的解決措施：

針對鎂合金薄壁零件上述加工難點(diǎn)，通過我們的不斷試驗(yàn)、摸索。在鎂合金薄壁零件的加工過程中總結(jié)的思路及措施。

1、刀具對切削加工的影響：

（1）刀具材料的影響。在數(shù)控加工方面，我們首選適合加工鎂合金的專用涂成刀片，由于這類刀具價(jià)格較高，在考慮成本方面，我們可以選用適合加工鋁合金的涂成刀片，相對成本較低，而且較普通刀具壽命較長。

（2）刀具角度的影響。加工鋼和鋁的刀具通常也適合于鎂合金的加工。但是，由于鎂的切削力低，熱容量也相當(dāng)?shù)?，故其加工刀具?yīng)當(dāng)具有較大的后角、較大的走屑空隙、較少的刀刃數(shù)和較小的前角

2、合理的工藝編排

鎂合金薄壁件的加工時(shí)選取合理的加工工藝對減少變形有很大的作用。首先將粗加工與精加工分開，在粗加工階段去除大部分余量，其次在粗加工與精加工工序間安排人工或自然時(shí)效及相應(yīng)的回火熱處理，以盡可能釋放零件內(nèi)部應(yīng)力，減小加工后變形。

結(jié)合鎂合金比強(qiáng)度和比鋼度高這一特點(diǎn)，在編排薄壁零件的加工時(shí)，可以適當(dāng)增加工藝夾頭，這樣可以減少對零件的直接夾緊，減少夾緊變形量。由于零件形狀比較復(fù)雜也必須留工藝塊，由于是薄壁，而且不易裝夾，還需安排芯棒。

3、切削參數(shù)的選擇

在粗加工時(shí)為了去掉大部分余量，我們可以選擇較大的吃刀量，較大的進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速。這樣即可以提前釋放原材料的內(nèi)應(yīng)力，減少精加工時(shí)的變形，又可以帶走大量的切削熱，避免著火。一般選取吃刀量在4～5mm，進(jìn)給量選擇在0.2～0.5mm/r，轉(zhuǎn)速取：600～800r/min。

精加工時(shí)由于容易產(chǎn)生振動，切削轉(zhuǎn)速不宜選取太高，一般為：400～600r/min；同時(shí)，為了避免著火，吃刀量不能低于0.5mm，一般選擇0.5～1mm，進(jìn)給量一般選擇為0.1～0.2mm/r。

結(jié)論

本文對薄壁的鎂合金零件進(jìn)行了一定的加工分析，通過制定合理的加工方案，選擇合適的加工刀具和加工工裝，選擇合理的切削三要素，運(yùn)用合理的加工技巧。該零件得到較好的加工質(zhì)量。

本文是我們在加工過程中一些討論和實(shí)驗(yàn)得出的一些收獲和體會。有經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在這里再次和大家探討。由于本人經(jīng)驗(yàn)不足，對理論研究和探討的片面，不可避免的出現(xiàn)一些誤論，本人在此誠請批評指正。

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