關于鋁合金材料PCD刀具加工應用的研究

劉源

摘 要 鋁合金材料被廣泛運用于汽車、飛機等裝備制造領域，有利于減輕機械動力負荷，實現機械設備的輕型化、小型化發展。在鋁合金材料的運用過程中，PCD切割工具以其硬度高、熱膨脹系數低、與鋁合金親合小的特點被廣泛運用于鋁合金的切削加工領域。本文對PCD刀具加工應用方法進行了研究，探索了PCD刀具鈍化處理的技術，以及鈍化處理后對于切削鋁合金材料的影響。

關鍵詞 PCD刀具 鈍化處理 鋁合金材料

目前，PCD（金剛石）刀具已經大規模的運用鋁合金等有色金屬的切削加工中。為提高PCD刀具的使用壽命和加工質量，筆者在工作實踐的基礎上，結合現有的研究成果，進行了PCD刀具鈍化和鋁合金材料切削實驗，對PCD刀具鈍化技術和要求，有針對性地進行了優化。

1 PCD刀具的鈍化技術的原理

PCD刀具的鈍化技術是對PCD刀具進行深加工，提高刀具運用水平的重要方法。筆者在實踐中發現，PCD刀具在切削加工鋁合金的過程中，使用初期會表現出加工質量不高、磨損較快等問題。隨著使用時間的延長，其加工的質量越來越高。其實現的原理主要是：PCD刀具在刃磨后會出現一些毛刺和微缺口，但是在車削鋁合金材料長時間磨損中，刀具刃口出現鈍化，毛刺和微缺口被去除，切削刃變得光滑，提高刀具的使用壽命和加工質量。

2 PCD刀具的鈍化和鋁合金材料車削實驗

本文進行的實驗主要由兩個部分組成：一是PCD刀具的鈍化實驗；一是鈍化PCD刀具對鋁合金材料的切削實驗。

2.1關于的PCD刀具的鈍化實驗

在實驗中，筆者采用了小型可轉位刀片刃口鈍化機，通過刀具與鈍化機磨刷之間的磨損運動，對PCD刀具進行刃口鈍化觀察。為了觀察不同的磨刷與PCD刀具鈍化的關系，筆者在試驗中分別選用含400目、800目、1000目、1200目金剛石磨料的磨料刷，轉速800r/min，切削刃和磨料刷接觸長度為2mm進行實驗。實驗發現，當金剛石磨料在1000目、1200目的時候，由于磨料的顆粒動能增大，碰撞激烈，容易導致切削刃崩刃，但是當金剛石磨料在400目的時候，刀具鈍化的質量不高。因此，實驗認為，在800目金剛石磨料基礎進行刀具鈍化，效果最好，能夠得到較好表面質量的切削刃。

2.2鈍化PCD刀具對鋁合金材料的切削實驗

以PCD刀具在鋁合金材料加工中的實際案例進行研究，觀察相同的切削條件下，經過鈍化處理和未經鈍化處理刀具的切削效果。在實驗過程中，采用的鋁合金材料切削材質為1060鋁合金，選擇的刀具為型號為DC—304，所使用的機床為SK50P型數控機床。切削的狀態為斷續切削，切削的參數為1414m/min。切削的長度為7.5mm，深度為0.1mm—0.5mm，并根據不同的進給量，連續進行切削實驗。通過對切削結果進行分析，總體上，使用毛刷鈍化的方式對刃口進行處理，去除在刀具研磨時產生的微量毛刺，使刀具刃口光滑均勻，PCD鈍化刀具比其他刀具材質在切削速度上高出數倍。

3 PCD刀具的鈍化和鋁合金切削實驗效果分析

以上的研究充分證明，經過鈍化處理的PCD刀具在使用壽命和加工質量上，要遠遠優于未經鈍化處理的刀具。

3.1關于的PCD刀具的鈍化處理

如何對PCD刀具進行鈍化，筆者結合長期實踐，總結了三個方面的經驗：

（1）要注意PCD刀具前角的大小問題。當PCD刀具的前角越大時，刀具越鋒利，但是刀尖的強度也隨之減小，容易出現崩口的情況。如果將刀具的前角適當的改小，雖然增加切削的阻力，但是增強了抗崩性能，延長了刀具使用壽命。

（2）要注意PCD刀具棱角問題。通過對幾種常見的刀具鈍化處理情況進行觀察，過研磨的方式將切削刃進行鈍圓處理，抗崩性好，有利于斷續切削，但工件棱邊有小缺口或是翻邊，鋁屑的堆積并無有效改善。對切削刃進行倒棱處理，形成前刀面，靠近切削刃處的負倒棱，楔角增大，在提升刀具壽命的同時，有效的避免了工件在刀具正常磨損階段已翻邊的問題。

3.2關于鈍化PCD刀具對鋁合金材料的切削

（1）在同一切削條件下，經過鈍化PCD刀具切削的1060鋁合金表面的粗糙程度，要明顯低于沒有經過鈍化處理的刀具。而且，在提高切削速度之后，經過鈍化處理和未經鈍化處理的刀具切削后，其表面的粗糙程度都會不同程度的增大。但是，進過鈍化處理的刀具切削表面粗糙度增大的幅度，要明顯小于未經鈍化處理的刀具。

（2）在同一切削條件下，加工材料進給量的大小也會造成切削表面粗糙度的不同。在進給量都較小的情況下，未鈍化的刀具和鈍化處理的刀具，其加工材料表面粗糙度差別并不明顯。當進給量不斷增大時，鈍化處理的刀具就體現出了較好的加工質量，其加工材料表面的粗糙度遠遠小于未經鈍化處理刀具。

（3）在同一切削條件下，切削的深度對于刀具是否鈍化處理影響不大。實驗在0.1mm-0.5mm范圍進行深度切削實驗，實驗結果發現，無論是鈍化還是未經鈍化的刀具，其切削的深度都不會對加工材料表面粗糙度造成較為明顯的影響。

4研究結論

（1）PCD刀具在鈍化處理過程中，也還存在一些技術上的問題。隨著刀具切削棱角的不斷增大，鋁合金加工時容易出現棱邊翻邊的現象。因此，在PCD刀具鈍化處理是，要注意局部的鈍化，選取合理的棱角，精準控制鈍化的程度。主要是形成適宜鋁合金切削的光滑均勻的負倒棱切削刃，提高PCD刀具的耐用度和使用壽命，增強刀具的主切削力和軸向力，減小鋁合金材料的切削難度。

（2）PCD刀具鈍化處理后，消除刃口的毛刺和微刃口，增加了擠壓修光的功能，對于鋁合金材料表明粗糙度的影響較大。在相同的切削條件下，隨著材料進給量和切削深度的增加，鈍化處理的刀具對于材料表面造成的粗糙度，要明顯的小于未經鈍化處理的刀具。

（3）PCD刀具經過鈍化處理后，其加工過程中，鋁合金表面粗糙度要受到切削速度、切削進給量的影響。而且是速度越快、進給量越大，其表面粗糙度的區別就越大。說明，經過鈍化處理的PCD刀具更適合用于高速度、大供給量的鋁合金材料切削加工。

參考文獻

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