铝由于其灵活性和适应性,以及其众多的合金,使铝具有广泛的工业用途,其中包括工具和焊接应用。铝的易成型性使得它成为原型制作的理想选择,并且铝的良好的综合性能使其在各种应用和产品中都很受欢迎。但是,在铝加工方面,需要非常高的精度的一个领域是机械加工。加工铝时会出现许多问题。它们包括铝易于粘附到切削刀具边缘的敏感性,以及确保刀具中既有足够的强度来抵抗由于切削力引起的断裂,又需要确保沿切削刃充分排出切屑。

铝合金CNC加工

快速浏览不同类别的铝合金将有助于更好地了解不同的铝合金如何应对上述问题。

  • 1xxx系列铝合金为99.00%的纯铝。这意味着它们的结构价值低。在退火状态下,它们具有很高的延展性,并具有很高的耐腐蚀性。
  • 2xxx系列铝合金被称为铜合金。关键性能包括出色的可加工性,有限的冷成形性(退火时除外)和相对较低的耐腐蚀性。这些合金通常在使用前先进行阳极氧化处理。
  • 3xxx系列铝合金全部由大约1%的锰组成。它们的特点是在延展性方面没有明显的损失,具有很高的耐腐蚀性和出色的可成型性。这些合金特别适合用于成型应用。
  • 4xxx系列铝合金的特点是添加了硅。该系列合金具有较低的熔点,主要用于制造焊丝。
  • 5xxx系列铝合金添加了镁。这些不可热处理的合金以其强度,耐腐蚀性,可成形性和可焊接性而闻名。它们在造船、运输、桥梁和建筑等各种应用中得到了广泛的应用。
  • 6xxx系列铝合金同时添加了镁和硅。作为可热处理合金,它们的特点是强度,耐腐蚀性和可成形性。镁和硅的结合使这些合金可以进行固溶热处理,从而提高了强度。这些合金常用于建筑型材、工业铝型材、散热器型材等。
  • 7xxx系列铝合金由锌和镁或锌和铜的组合制成。众所周知,它们非常坚固,使其难以成型。这些合金被用于飞机,航空航天和运动器材行业的许多高性能应用中。

如何避免边缘粘附

机加工需要使用各种等级和合金的铝,以满足各种应用的要求,包括阳极氧化和抛光等二次操作。至关重要的是,材料、涂层和几何结构必须结合起来,以确保成功的加工。

加工过程中常见的故障之一是被加工的材料粘附在切削刃上。由于累积的材料会使刀具变钝,因此其切削能力可能会严重降低。为了避免在边缘上堆积,刀具设计者必须谨慎选择刀具材料和刀具涂层。

在高速加工铝时,必须重新评估因其硬度和保持锋利的切削刃能力而优先选用亚微米晶粒碳化物材料的传统常识。亚微米晶粒碳化物依靠高浓度的钴来维持其强度。不幸的是,已知钴在升高的温度下会与铝发生反应,这意味着铝将与刀具材料发生化学键合。另一方面,粗晶粒硬质合金具有足够的硬度,因此刀具不会很快变钝。

避免边缘堆积的第二个考虑因素是刀具涂层。刀具涂层有很多种选择,在高速加工中,了解特定工作的选择是至关重要的。

TiN、TiCN、TiAIN和AlTiN涂层不是铝应用的好选择,因为涂层工艺存在表面粗糙度和化学反应性问题。这一过程的结果是表面不平整,更容易与铝结合。此外,TiAIN涂层本身含有铝,这意味着它更有可能与被切割的材料结合。

试验表明,无涂层硬质合金刀具的性能优于上述涂层。其他可能的涂层,如金刚石和类金刚石涂层,提供了一个光滑的,化学惰性的表面,并将延长寿命的工具。当然,虽然金刚石涂层的性能很好,但也可能相当昂贵。一般来说,类金刚石涂层提供了更佳的性价比。

在高速铝合金加工刀具的设计中,关键是为排屑提供更大的空间。刀具几何形状的第一个必要元素是锋利的切削刃。这将确保高剪切和表面间隙,从而产生更好的表面光洁度。

接下来,螺旋角将使切屑更快地离开零件,同时增加摩擦和产生的热量。此角度尽可能与具有更多凹槽的刀具搭配,这样切屑和零件将更快地分离。高速会导致热量增加,使切屑更有可能附着在刀具上。双槽设计,既可以实现低螺旋角和充分的散热。

小结:

对于哪种铝合金更适合机械加工,还没有明确的答案。由于涉及这么多变量,在选择合金之前必须考虑许多因素。但是,由于铝的通用性和适应性,也有用于获取正确完成工作的许多选项。重要的是你要把合适的刀具和合适的合金配和使用,才能获得好的加工结果。