鋁合(hé)金cnc加工(gōng)(如銑(xǐ)削、鑽孔、鏜削等)中,毛刺和熱損傷是常見問題,不僅(jǐn)影響零件精度和外(wài)觀,還可能導致裝配幹涉(shè)或安全隱患(huàn)。需從刀具選擇、參數優化、冷卻潤滑、工藝設計等多方麵綜合(hé)控製,具體措(cuò)施如下:

一、優化刀具選(xuǎn)擇:減少毛刺產生(shēng)的根源
刀具(jù)材質與塗層
材質:優先選用硬質合金刀具(如 WC-Co 合金),其硬度(dù)高(HRC 90 以上)、耐磨性(xìng)好,適合鋁合(hé)金高速切削(xuē)(避免高速鋼刀具因耐磨性不足導致刃口鈍化(huà)產生毛刺)。
塗層:選(xuǎn)擇AlTiN(氮鋁鈦)或金剛石塗層(PCD),前者耐高溫(≤800℃)、減少(shǎo)摩擦(cā),後(hòu)者硬度極高(HV 8000-10000)、摩擦係數低(0.05-0.1),能(néng)有效抑製毛刺和(hé)積屑瘤(積屑(xiè)瘤脫落易形成毛(máo)刺)。
刀具幾何參數設計
前角與後角:鋁合金塑性好,需較大前角(10°-15°)減少切削阻力,後角 5°-10° 避免刀具後刀麵與工件摩擦產生毛刺;
刃口處(chù)理:刃口進行微倒角(0.02-0.05mm) 或鈍化處理(避免鋒利刃口崩(bēng)裂導致毛(máo)刺),但倒角過大易擠壓材(cái)料產生毛刺,需精準控製(zhì);
齒(chǐ)數與螺旋角:銑刀選擇3-4 齒(齒數(shù)過多易排屑不暢),螺旋角 30°-45°(平衡切削力與排屑效率),端銑刀需保證刀刃鋒利且對稱(避(bì)免單邊受(shòu)力產生(shēng)毛刺(cì))。
二、優化切削(xuē)參數:控製熱損傷與毛刺形成
切削速(sù)度(Vc)
鋁合金導熱性好(約 100-230W/(m・K)),需采用高速切削(銑削速度 1000-3000m/min,鑽孔速度 500-1500m/min),減少刀具與工件接觸時間,降低熱量積聚(低速切削易導致摩擦(cā)生熱增加,加劇熱(rè)損傷)。
示例:Φ10mm 硬(yìng)質合金立銑刀加工 6061 鋁合金,切削速度推薦(jiàn) 1500-2000m/min(轉速≈48000-64000r/min)。
進給量(f)
進給(gěi)量需匹配切削速度:銑削進給量 0.1-0.2mm / 齒(總(zǒng)進給速度 = 齒數 × 轉速 × 每齒進給量),進給量過小易(yì)導致刀具與工件(jiàn) “摩擦” 而非 “切削”,產生更多熱量和毛刺;進給量過(guò)大則切削力增加,可能(néng)導致材料(liào)撕裂產生(shēng)毛刺(cì)。
鑽孔時進給量 0.1-0.3mm/r,避免進(jìn)給過快導致孔口撕裂(尤(yóu)其通孔出(chū)口處)。
切削深度(ap/ae)
粗加工時切削深度可大(ap=1-5mm,根據刀具直徑),但需(xū)保證刀具剛性;精加工時切削深度小(ap=0.1-0.5mm),減少切削力和熱量,降低毛刺風險(xiǎn)。
側麵銑削時,避免 “全(quán)刀寬切削”(ae = 刀具直徑),留 10%-20% 餘量(如 Φ10mm 刀(dāo)具,ae=8-9mm),減少刀具刃(rèn)口全負荷接觸導致的毛刺。
三、強化冷卻潤滑:抑製熱損傷與積屑瘤
冷卻方式選擇
高壓冷卻(què)係統:采用內冷刀(dāo)具 + 高壓冷卻(què)(壓力 10-30bar),冷卻(què)液直接(jiē)噴射至(zhì)切削區(刀刃與工件接觸點(diǎn)),及時帶走熱(rè)量(liàng)(冷(lěng)卻效率比外冷高 30% 以上(shàng)),避免工件局部過熱(rè)(溫度>200℃時鋁合金(jīn)易軟(ruǎn)化變形,產生粘刀和(hé)熱(rè)損傷)。
噴霧冷(lěng)卻:對高速(sù)切削(如主軸轉速>20000r/min),采用油(yóu)霧冷卻(壓縮空氣 + 微量切(qiē)削油(yóu)),減少冷卻液阻力的(de)同時(shí)增強(qiáng)潤滑,適合(hé)深腔或狹小區域加工。
切(qiē)削液類(lèi)型
優(yōu)先選用專用鋁合金切削液(水基乳化液或(huò)半合成液,含極壓添加(jiā)劑和(hé)防鏽劑),pH 值控製在 8.0-9.0(避(bì)免酸性切削液腐蝕鋁合(hé)金),濃度 5%-8%(濃度過(guò)低潤(rùn)滑不足,過高易產生泡沫影(yǐng)響冷卻(què))。
禁止使用含氯、硫的切削液(會導(dǎo)致(zhì)鋁合金表麵腐蝕變色,形成 “黑斑” 熱損傷)。
四、工(gōng)藝設(shè)計與操(cāo)作規範:從流程(chéng)上減少缺陷
優化加工順序
先粗後精(jīng),先內後外:粗加工(gōng)去除大(dà)部分餘量(快速排屑,減少熱量(liàng)累積),精加(jiā)工采用小餘量、高轉速,保證表麵質量;先加工內孔(kǒng)、型腔,再加工外(wài)輪廓(避免外部毛(máo)刺影響內部尺寸)。
針對毛刺敏感(gǎn)區域的特殊處理:
孔(kǒng)口、邊緣(yuán)加工時,最後一刀采用逆銑(從外往裏銑),利用逆銑(xǐ)的 “切削力向上” 特性減少邊緣塌陷毛刺;
通孔加工時,在出口端預留工藝台(厚度 0.5-1mm),加工完成後去除(避免鑽頭穿通瞬間的 “撕裂毛刺”)。
刀具磨損監控與更換
定期檢查刀具刃(rèn)口(每(měi)加工 50-100 件),發現刃口鈍化、崩刃或積屑瘤時立即更換(鈍化的刀具會擠壓材料而非切削,必然產生毛刺);
采用刀(dāo)具壽(shòu)命管理(lǐ)係統(CNC 設(shè)備自帶功能),設定合理使用壽命(如硬質合金刀具加工鋁合金壽命約 1000-2000 件),到期自動提醒(xǐng)更換。
裝夾與定位優化
工件裝夾需牢固(避免振動導致切削不穩產生毛刺),用(yòng)軟爪(聚氨酯(zhǐ)或(huò)銅製) 或真空吸盤(針對薄板),避免硬爪夾傷工件表麵(夾傷區域易在切削時產生應力集中,導致毛刺);
定位基準麵需平整(平麵(miàn)度≤0.01mm),確保切削力均勻,減少因工件歪(wāi)斜導致的單邊毛刺。
五、後處理:去除殘留毛刺
輕微毛刺:用尼龍輪(800-1200 目) 或超聲波清洗(配合專用去毛(máo)刺液)去除,避免鋼絲刷(會劃傷(shāng)表麵);
複雜結構毛刺:用電化學去毛刺(針對小(xiǎo)孔、死角)或高(gāo)壓(yā)水射流去毛刺(壓力 50-100MPa),高效且不損傷工件精度。