镁合金薄壁件轮辋的车削加工

吴高槐

摘 要：通过对镁合金薄壁零件轮辋的加工，总结出切削速度、进刀量、吃刀量对零件变形和零件尺寸的影响程度，最终找到影响吃刀抗力的主要因素，解决长期以来零件让刀变形影响尺寸精度的难题。

关键词：镁合金；薄壁；车削

引言：

镁合金薄壁圆筒零件，由于质量轻、结构紧凑等优点，逐渐成为机械产品中重要的零部件。但是此类零件结构刚性差，在车削加工中受径向力的作用，将会产生弹性塑形变形，从而产生“让刀现象”，即使加工刀具完全正确按零件设计轮廓走刀，由于加工变形也会产生零件尺寸超差的现象。从而严重制约零件的加工质量。

薄壁零件轮辋现状

零件毛胚及完工状态如图（黑线代表零件毛坯，红线代表零件完工状态），加工余量多，零件加工完工，壁厚2.5mm，零件形状复杂，装夹不易。

零件毛胚及零件完工图

车削加工中的难点

镁合金作为一种新型材料被广泛应用于航空航天、兵器等军用行业，其原因是它作为最轻的工程金属材料，具有比重轻、比强度和比刚度高，切削加工性好，导热性好，电磁屏蔽能力强，以及减震性好等一系列优点，是取代钢铝材的最佳选着。由于镁合金化学活性大，给镁合金加工带来一系列的问题，特别是在镁合金薄壁零件的加工上，主要体现在：

（1）燃点低。镁屑性质活波，燃点仅为640度，在机加过程中为了发挥刀具的切削性能，提高效率和工件质量，一般要求高速切削，而高速切削会使金属切削温度高达700—1000度左右，所以在加工过程中极易燃烧，镁屑燃烧速度快，燃烧温度高，扑救极为困难，而起镁会和水起反应产生氢气，所以在金属镁火灾中，水，泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限制，扑救难度大，所以只能用黄沙等。在切削过程中必须考虑温度的影响。

（2）工件变形的问题。由于镁的比热高和导热性良好，摩擦产生的热量会迅速扩散到零部件的各个部分，但是在高切削速度和进给量大的情况下，零件产生的热量也相当可观的，从而由于温度过高而发生扭曲变形，而其由于零件最后只有4mm厚，在装夹过程中由于力道的把握不足而发生变形。

（3）极易产生化学腐蚀。在大气环境中镁合金常温就会发生腐蚀现象。在干燥的空气中，镁表面会生成氧化镁，在湿润的环境中会生成氢氧化镁。因此在镁合金的制造上需要特别注意，表面处理也较其他金属困难。

（4）零件形状复杂。零件形状复杂，壁厚薄，两头全是圆弧面，而造成我们在生产过程中装夹困难。

加工难点的解决措施：

针对镁合金薄壁零件上述加工难点，通过我们的不断试验、摸索。在镁合金薄壁零件的加工过程中总结的思路及措施。

1、刀具对切削加工的影响：

（1）刀具材料的影响。在数控加工方面，我们首选适合加工镁合金的专用涂成刀片，由于这类刀具价格较高，在考虑成本方面，我们可以选用适合加工铝合金的涂成刀片，相对成本较低，而且较普通刀具寿命较长。

（2）刀具角度的影响。加工钢和铝的刀具通常也适合于镁合金的加工。但是，由于镁的切削力低，热容量也相当低，故其加工刀具应当具有较大的后角、较大的走屑空隙、较少的刀刃数和较小的前角

2、合理的工艺编排

镁合金薄壁件的加工时选取合理的加工工艺对减少变形有很大的作用。首先将粗加工与精加工分开，在粗加工阶段去除大部分余量，其次在粗加工与精加工工序间安排人工或自然时效及相应的回火热处理，以尽可能释放零件内部应力，减小加工后变形。

结合镁合金比强度和比钢度高这一特点，在编排薄壁零件的加工时，可以适当增加工艺夹头，这样可以减少对零件的直接夹紧，减少夹紧变形量。由于零件形状比较复杂也必须留工艺块，由于是薄壁，而且不易装夹，还需安排芯棒。

3、切削参数的选择

在粗加工时为了去掉大部分余量，我们可以选择较大的吃刀量，较大的进给量和转速。这样即可以提前释放原材料的内应力，减少精加工时的变形，又可以带走大量的切削热，避免着火。一般选取吃刀量在4～5mm，进给量选择在0.2～0.5mm/r，转速取：600～800r/min。

精加工时由于容易产生振动，切削转速不宜选取太高，一般为：400～600r/min；同时，为了避免着火，吃刀量不能低于0.5mm，一般选择0.5～1mm，进给量一般选择为0.1～0.2mm/r。

结论

本文对薄壁的镁合金零件进行了一定的加工分析，通过制定合理的加工方案，选择合适的加工刀具和加工工装，选择合理的切削三要素，运用合理的加工技巧。该零件得到较好的加工质量。

本文是我们在加工过程中一些讨论和实验得出的一些收获和体会。有经验和教训，在这里再次和大家探讨。由于本人经验不足，对理论研究和探讨的片面，不可避免的出现一些误论，本人在此诚请批评指正。

參考文献

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