AZ31B镁合金钻削加工实验研究

唐联耀　李小庆

摘要：镁合金因其固有的物理特性而广泛使用。目前镁合金产品对质量的要求越来越高，传统的机械加工方法很难达到要求。本文采用超声振动钻削镁合金材料，研究进给量、转速、振幅对孔的表面粗糙度的影响，得出超声振动钻削镁合金较为合理的切削参数，对研究镁合金的孔加工具有非常重要的意义。

关键词：超声振动钻削;镁合金;切削参数

1. 前言

镁合金具有比强度高，比刚度高密度小、重量轻、比强度高、导热性好、切削性能好、减震、吸震性能好，电磁遮蔽性好、可回收性高，较高的尺寸稳定性等特点[1]。由于镁元素极为活泼，镁合金的熔点很低（651℃），普通切削产生的温度高达 500 ～ 600℃，高温的碎屑和粉尘与冷却液中的油剂混合，很容易引起燃烧。另外，加工中极易产生电化腐蚀，镁合金的线膨胀系数比钢和铸铁大，切削热、温差等因素都会直接影响镁合金零件的精度。因此，镁合金的加工技术还不成熟和完善，机械加工难度较大[2]。本文采用超声振动钻削AZ31B鎂合金，研究进给量、转速、振幅对孔的表面粗糙度的影响，得出超声振动钻削镁合金较为合理的切削参数。

2. 实验安排

本项目试件材料为AZ31B镁合金，试件25X 300X100 mm，实验设备为高速精密超声波打孔机、刀具为硬质合金麻花钻，检测设备为德国Mahr公司生产的，型号为MarSurf M300的表面粗糙度测量仪。采用单因素试验方案研究振幅、转速、每齿进给量对孔粗糙度的影响。孔的深度为25mm，因素水平见表1。

3. 实验结果

根据实验方案，采用单因素实验方法，共计钻孔12次，分别用表面粗糙度仪测量得到12组数据如表2。表面粗糙度值得单位是um。

根据实验结果表2，可以分析得出本实验在转速1800r/min，振幅14um时研究进给量对表面粗糙度的影响，结果趋势图如图1所示，结果表明随着进给量对增大，表面粗糙度值越大，当进给量达到0.2mm/r时，表面粗糙度值达到3.9um;在转速1800r/min，进给量0.10mm/r时研究振幅对表面粗糙度的影响，结果趋势图如图2所示，结果表明随着振幅的增大，表面粗糙度值越大，当振幅为18um时，表面粗糙度值达到3.6um。

在振幅14um，进给量0.10mm/r时研究转速对表面粗糙度的影响，结果趋势图如图3所示，随着转速的增大表面粗糙度值越来越小，表面质量越来越好，当转速达到3500r/min时，表面粗糙度值仅有1.8um，这主要是因为随着转速的提高，进入到高速切削加工范畴，速度较高的情况下，随着速度继续增大，切削温度会变得很高，使得切削层金属处于微熔状态，摩察角变小，切屑惯性力增大;切削变形减小，剪切角增大，剪切力明显减小。但剪切力减小的程度大于切屑惯性力的增大程度，因此，总的切削力是减小的，从而表面质量变好。

4. 实验结论

通过对AZ31B镁合金钻削实验研究分析，AZ31B镁合金钻削加工时，表面质量随着切削速度增大而变好，随着进给量增大而变差，随着振幅增大而变差。因而在钻削镁合金AZ31B时，应该选择合理的切削参数，以确保孔的加工质量。

参考文献

[1] 丁文江.镁合金科学与技术[M].北京：科学出版社，2007：365-371.

[2] 刘胤. AZ91 D镁合金加工工艺的应用研究[J].工具技术，2012（46）：38-44