AZ31B鎂合金鉆削加工實驗研究

唐聯耀　李小慶

摘要：鎂合金因其固有的物理特性而廣泛使用。目前鎂合金產品對質量的要求越來越高，傳統的機械加工方法很難達到要求。本文采用超聲振動鉆削鎂合金材料，研究進給量、轉速、振幅對孔的表面粗糙度的影響，得出超聲振動鉆削鎂合金較為合理的切削參數，對研究鎂合金的孔加工具有非常重要的意義。

關鍵詞：超聲振動鉆削;鎂合金;切削參數

1. 前言

鎂合金具有比強度高，比剛度高密度小、重量輕、比強度高、導熱性好、切削性能好、減震、吸震性能好，電磁遮蔽性好、可回收性高，較高的尺寸穩定性等特點[1]。由于鎂元素極為活潑，鎂合金的熔點很低（651℃），普通切削產生的溫度高達 500 ～ 600℃，高溫的碎屑和粉塵與冷卻液中的油劑混合，很容易引起燃燒。另外，加工中極易產生電化腐蝕，鎂合金的線膨脹系數比鋼和鑄鐵大，切削熱、溫差等因素都會直接影響鎂合金零件的精度。因此，鎂合金的加工技術還不成熟和完善，機械加工難度較大[2]。本文采用超聲振動鉆削AZ31B鎂合金，研究進給量、轉速、振幅對孔的表面粗糙度的影響，得出超聲振動鉆削鎂合金較為合理的切削參數。

2. 實驗安排

本項目試件材料為AZ31B鎂合金，試件25X 300X100 mm，實驗設備為高速精密超聲波打孔機、刀具為硬質合金麻花鉆，檢測設備為德國Mahr公司生產的，型號為MarSurf M300的表面粗糙度測量儀。采用單因素試驗方案研究振幅、轉速、每齒進給量對孔粗糙度的影響。孔的深度為25mm，因素水平見表1。

3. 實驗結果

根據實驗方案，采用單因素實驗方法，共計鉆孔12次，分別用表面粗糙度儀測量得到12組數據如表2。表面粗糙度值得單位是um。

根據實驗結果表2，可以分析得出本實驗在轉速1800r/min，振幅14um時研究進給量對表面粗糙度的影響，結果趨勢圖如圖1所示，結果表明隨著進給量對增大，表面粗糙度值越大，當進給量達到0.2mm/r時，表面粗糙度值達到3.9um;在轉速1800r/min，進給量0.10mm/r時研究振幅對表面粗糙度的影響，結果趨勢圖如圖2所示，結果表明隨著振幅的增大，表面粗糙度值越大，當振幅為18um時，表面粗糙度值達到3.6um。

在振幅14um，進給量0.10mm/r時研究轉速對表面粗糙度的影響，結果趨勢圖如圖3所示，隨著轉速的增大表面粗糙度值越來越小，表面質量越來越好，當轉速達到3500r/min時，表面粗糙度值僅有1.8um，這主要是因為隨著轉速的提高，進入到高速切削加工范疇，速度較高的情況下，隨著速度繼續增大，切削溫度會變得很高，使得切削層金屬處于微熔狀態，摩察角變小，切屑慣性力增大;切削變形減小，剪切角增大，剪切力明顯減小。但剪切力減小的程度大于切屑慣性力的增大程度，因此，總的切削力是減小的，從而表面質量變好。

4. 實驗結論

通過對AZ31B鎂合金鉆削實驗研究分析，AZ31B鎂合金鉆削加工時，表面質量隨著切削速度增大而變好，隨著進給量增大而變差，隨著振幅增大而變差。因而在鉆削鎂合金AZ31B時，應該選擇合理的切削參數，以確保孔的加工質量。

參考文獻

[1] 丁文江.鎂合金科學與技術[M].北京：科學出版社，2007：365-371.

[2] 劉胤. AZ91 D鎂合金加工工藝的應用研究[J].工具技術，2012（46）：38-44