关于铝合金材料PCD刀具加工应用的研究

刘源

摘 要 铝合金材料被广泛运用于汽车、飞机等装备制造领域，有利于减轻机械动力负荷，实现机械设备的轻型化、小型化发展。在铝合金材料的运用过程中，PCD切割工具以其硬度高、热膨胀系数低、与铝合金亲合小的特点被广泛运用于铝合金的切削加工领域。本文对PCD刀具加工应用方法进行了研究，探索了PCD刀具钝化处理的技术，以及钝化处理后对于切削铝合金材料的影响。

关键词 PCD刀具 钝化处理 铝合金材料

目前，PCD（金刚石）刀具已经大规模的运用铝合金等有色金属的切削加工中。为提高PCD刀具的使用寿命和加工质量，笔者在工作实践的基础上，结合现有的研究成果，进行了PCD刀具钝化和铝合金材料切削实验，对PCD刀具钝化技术和要求，有针对性地进行了优化。

1 PCD刀具的钝化技术的原理

PCD刀具的钝化技术是对PCD刀具进行深加工，提高刀具运用水平的重要方法。笔者在实践中发现，PCD刀具在切削加工铝合金的过程中，使用初期会表现出加工质量不高、磨损较快等问题。随着使用时间的延长，其加工的质量越来越高。其实现的原理主要是：PCD刀具在刃磨后会出现一些毛刺和微缺口，但是在车削铝合金材料长时间磨损中，刀具刃口出现钝化，毛刺和微缺口被去除，切削刃变得光滑，提高刀具的使用寿命和加工质量。

2 PCD刀具的钝化和铝合金材料车削实验

本文进行的实验主要由两个部分组成：一是PCD刀具的钝化实验；一是钝化PCD刀具对铝合金材料的切削实验。

2.1关于的PCD刀具的钝化实验

在实验中，笔者采用了小型可转位刀片刃口钝化机，通过刀具与钝化机磨刷之间的磨损运动，对PCD刀具进行刃口钝化观察。为了观察不同的磨刷与PCD刀具钝化的关系，笔者在试验中分别选用含400目、800目、1000目、1200目金刚石磨料的磨料刷，转速800r/min，切削刃和磨料刷接触长度为2mm进行实验。实验发现，当金刚石磨料在1000目、1200目的时候，由于磨料的颗粒动能增大，碰撞激烈，容易导致切削刃崩刃，但是当金刚石磨料在400目的时候，刀具钝化的质量不高。因此，实验认为，在800目金刚石磨料基础进行刀具钝化，效果最好，能够得到较好表面质量的切削刃。

2.2钝化PCD刀具对铝合金材料的切削实验

以PCD刀具在铝合金材料加工中的实际案例进行研究，观察相同的切削条件下，经过钝化处理和未经钝化处理刀具的切削效果。在实验过程中，采用的铝合金材料切削材质为1060铝合金，选择的刀具为型号为DC—304，所使用的机床为SK50P型数控机床。切削的状态为断续切削，切削的参数为1414m/min。切削的长度为7.5mm，深度为0.1mm—0.5mm，并根据不同的进给量，连续进行切削实验。通过对切削结果进行分析，总体上，使用毛刷钝化的方式对刃口进行处理，去除在刀具研磨时产生的微量毛刺，使刀具刃口光滑均匀，PCD钝化刀具比其他刀具材质在切削速度上高出数倍。

3 PCD刀具的钝化和铝合金切削实验效果分析

以上的研究充分证明，经过钝化处理的PCD刀具在使用寿命和加工质量上，要远远优于未经钝化处理的刀具。

3.1关于的PCD刀具的钝化处理

如何对PCD刀具进行钝化，笔者结合长期实践，总结了三个方面的经验：

（1）要注意PCD刀具前角的大小问题。当PCD刀具的前角越大时，刀具越锋利，但是刀尖的强度也随之减小，容易出现崩口的情况。如果将刀具的前角适当的改小，虽然增加切削的阻力，但是增强了抗崩性能，延长了刀具使用寿命。

（2）要注意PCD刀具棱角问题。通过对几种常见的刀具钝化处理情况进行观察，过研磨的方式将切削刃进行钝圆处理，抗崩性好，有利于断续切削，但工件棱边有小缺口或是翻边，铝屑的堆积并无有效改善。对切削刃进行倒棱处理，形成前刀面，靠近切削刃处的负倒棱，楔角增大，在提升刀具寿命的同时，有效的避免了工件在刀具正常磨损阶段已翻边的问题。

3.2关于钝化PCD刀具对铝合金材料的切削

（1）在同一切削条件下，经过钝化PCD刀具切削的1060铝合金表面的粗糙程度，要明显低于没有经过钝化处理的刀具。而且，在提高切削速度之后，经过钝化处理和未经钝化处理的刀具切削后，其表面的粗糙程度都会不同程度的增大。但是，进过钝化处理的刀具切削表面粗糙度增大的幅度，要明显小于未经钝化处理的刀具。

（2）在同一切削条件下，加工材料进给量的大小也会造成切削表面粗糙度的不同。在进给量都较小的情况下，未钝化的刀具和钝化处理的刀具，其加工材料表面粗糙度差别并不明显。当进给量不断增大时，钝化处理的刀具就体现出了较好的加工质量，其加工材料表面的粗糙度远远小于未经钝化处理刀具。

（3）在同一切削条件下，切削的深度对于刀具是否钝化处理影响不大。实验在0.1mm-0.5mm范围进行深度切削实验，实验结果发现，无论是钝化还是未经钝化的刀具，其切削的深度都不会对加工材料表面粗糙度造成较为明显的影响。

4研究结论

（1）PCD刀具在钝化处理过程中，也还存在一些技术上的问题。随着刀具切削棱角的不斷增大，铝合金加工时容易出现棱边翻边的现象。因此，在PCD刀具钝化处理是，要注意局部的钝化，选取合理的棱角，精准控制钝化的程度。主要是形成适宜铝合金切削的光滑均匀的负倒棱切削刃，提高PCD刀具的耐用度和使用寿命，增强刀具的主切削力和轴向力，减小铝合金材料的切削难度。

（2）PCD刀具钝化处理后，消除刃口的毛刺和微刃口，增加了挤压修光的功能，对于铝合金材料表明粗糙度的影响较大。在相同的切削条件下，随着材料进给量和切削深度的增加，钝化处理的刀具对于材料表面造成的粗糙度，要明显的小于未经钝化处理的刀具。

（3）PCD刀具经过钝化处理后，其加工过程中，铝合金表面粗糙度要受到切削速度、切削进给量的影响。而且是速度越快、进给量越大，其表面粗糙度的区别就越大。说明，经过钝化处理的PCD刀具更适合用于高速度、大供给量的铝合金材料切削加工。

参考文献

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