铝合金机械加工中挤压和切削控制问题

铝合金机械加工中挤压和切削控制问题

铝合金挤压技术就是铝合金（变形）锭用挤压机挤压成型的工艺，文章就铝合金材料的物理特性，对铝合金材料的挤压技术和切削的工作流程进行分析，铝型材的挤压切削技术相关问题进行了讨论，提出了解决措施。

标签：铝合金；挤压技术；挤压磨具

1 铝合金型材的机械性能

铝合金材料主要合金元素为镁与硅，具有加工性能极佳、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤压合金。铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。铝合金广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架，为了保证门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能，对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。

铝合金的典型机械性能

2 铝合金挤压过程控制

挤压铝型材产品的流程非常重要，作为企业铝材挤压，对产品的精度要求较高，所以好的制度流程尤为重要。铝合金挤压过程实际是从产品设计开始的，因为产品的设计是基于给定的使用要求，使用要求决定了产品的许多最终参数。如产品的机械加工性能、表面处理性能以及使用环境要求，这些性能和要求实际就决定了被挤压铝合金种类的选择。而同一中铝合金挤压出来的铝型材性能则取决于产品的设计形状。而产品的形状决定了挤压模具的形状。设计的问题一旦解决了，则实际的挤压过程就是从挤压用铝铸棒开始，铝铸棒在挤压前必须加热使其软化，加热好的铝铸棒放入挤压机的盛锭筒内，然后由大功率的油压缸推动挤压杆，挤压杆的前端有挤压垫，这样被加热变软的铝合金在挤压垫的强大压力作用下从模具精密成型孔挤出成型。这就是对现在使用最为广泛的直接挤压的简单描述，间接挤压是一个相似过程，但是也有些非常重要的不同处，在直接挤压过程，模具是不动的，由挤压杆压力推动铝合金通过模具孔。在间接挤压过程。模具被安装在中空的挤压杆上，使模具向不动的铝棒坯进行挤压，迫使铝合金通过模具向中空的挤压杆挤出。

根据图纸或者样品了解此产品的规格尺寸，确定有无挤压难点，应如何控制。经双方确认图纸就可以安排就行模具制造。铝型材热挤压模具不同于一般的机械零件加工，而是介于机械加工与压力加工之间的一种工艺性设计。除了应参考机械加工所需遵循的原则以外，尚需考虑热挤压条件下的各种工艺因素。模具设计好以后需要进行加热，同时铝棒应该加热到挤压所需的温度，然后挤压试样。接

着，试样出来的半成品需要由技术人员对尺寸表面等进行仔细地检验，如果不合格，应该制定详细的模具返修方案，待确认后，可再进行模具设计。最后进行表面处理，如氧化，喷涂，抛光等等，表面处理后在进行成品检验，包括尺寸形位公差，表面是否划伤，硬度检验等等。在生产流转过程中，按区域推放，防止磁刮伤和表面的污染。

3 铝合金挤压切削工艺中的问题

3.1 铝合金机械加工难点一

在航空领域、汽车及机械类领域中，铝合金精密原材料应用越来越广泛，由于其原材料易切削性高，所以，在以上所述的领域中相应零件尺寸精度，零件表面粗糙度要求都很高。机械加工时为保证产品质量，对设备、夹具、尤其是刀具都有很高的要求。根据加工零件的尺寸要求及加工前毛坯的余量，加工刀具分为：a粗加工，b半精密加工，c选择合理的加工余量设计精台阶铰刀（根据图纸的台阶尺寸要求）。

3.1.1 刀具原材料的选择：针对铝合金原材料硬度，机械性能选择切削刃具的材料，一般是粗加工应用硬质合金，铝合金精密加工应用金刚石材料：在刀具粗，精加工结构设计方面根据台阶尺寸的要求，合理设计刀具尺寸，特别是精加工刀具结构。

3.1.2 案例分析：如图所示，在中间圆圈标识处台阶处不能形成突起和圆角。

问题：类似此类孔加工，根据产品的设计及功能要求，在产品局部图所示中的台阶倒角处，无法在倒角处完全达到理论值，由于铝合金材料在加工过程中容易产生挤压变形，尤其在锐边处形成突起。

原因分析：（1）由于精密加工刀具的制作工艺特点，即成型刀具是采用线切割机床完成台阶制作的，而线切割的钼丝最小直径为D0.25。（2）刀具加工过程中机床主轴和刀具刀柄的跳动，原材料的塑性变形导致形成的突起。所以，在机加工行业中按照常规的刀具设计和制作工艺是无法满足设计要求，而此处由于零件的装配及功能要求是无法让步的。

目前的解决方案：为了避免产生圆角，采用非常规的刀具设计方法（错齿）设计出的刀具。该解决方案的缺陷：虽然满足了形状要求，但是在加工过程中由于单刃切削，会大大降低刀具的切削稳定性从而划伤孔口。

3.2 铝合金机械加工难点二

铝合金加工中，表面在Ra0.1内孔使用于活塞运动和要求密封较严格的场合。对于要求孔内表面光洁度极高的Ra0.1以内，并且大批量生产在机械加工中，应该属于比较困难的不太容易实现。

技术分析：金属加工本身是由刀具挤压零件加工部分由弹性变型-塑性变型-切断来实现的，避免刀具撕扯零件加工部为，在刀具上考虑，使刀具刀刃必须锋利，要零件本身弹性变型塑性变型时间缩短，尽量小的影响加工后表面。批量持续生产需要考虑刀具耐磨性，提升刀具材质，在锋利状态保持时间更长。铝合金在金属加工本身韧性延展较好，不容易断屑，解决断削问题或连续排削，避免切屑划伤孔内表面。

目标实现：刀具采用聚精金刚石，刃口要十分锋利，在切削部分必须保持锋利，磨损后表面质量很差。

3.3 铝合金机械加工难点三

螺纹孔口毛刺问题，在液压阀类领域中，螺纹连接应用是比较广泛，并且对毛刺、清洁度要求都很高。机械加工时为保证产品质量，对设备、夹具、尤其是刀具都有很高的要求。将螺纹和孔口直径一道加工出来对刀具进行更改，这样就不会有毛刺产生，降低风险。

参考文献

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