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摘要：通過對鋁合金進行切削加工試驗，觀察加工過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象，測定并記錄加工鋁合金材料時加工區(qū)的溫度和產(chǎn)生的積屑瘤大小，從而了解和確認該材料的加工特性。
鋁合金材料種類繁多，不同的鋁合金材料產(chǎn)生積屑瘤的切削條件也有所不同，為了合理地選擇鋁合金材料及其切削條件，以便經(jīng)濟有效地完成金屬切削加工，必須了解常用鋁合金材料積屑瘤產(chǎn)生的條件及其過程。
本試驗選擇幾種鋁合金材料作為試驗材料，并進行試驗，從而了解鋁合金材料在切削過程中積屑瘤產(chǎn)生的一些規(guī)律以及變化情況。
在本次試驗研究中，檢測并記錄了在每次切削加工結束時的積屑瘤大小和試驗件溫度，從而確定積屑瘤與切削溫度、切削速度之間的關系。
1 試驗材料與試驗方法
試驗材料為鋁合金，具體有l(wèi)y12(gb/t3190新牌號：2a12)、7009a、6061(gb /t3190 新牌號)三種材料。ly12和7009a的材料性能見表1和表2。另外，6061的材料硬度為85～95hb 。這些材料都是比較常用的。

表1 鋁合金ly12材料性能表
抗拉強度 mpa	屈服強度 mpa	延伸率以 %	硬度 hb
465	370	2	120
				表2 鋁合金7009a材料性能表
				抗拉強度 mpa	屈服強度 mpa	延伸率以 %	硬度 hb
350	280	8	110～120

圖1 試驗加工前后的試驗件
用于切削試驗的試驗件如圖1所示。毛坯直徑雖然有所不同，但在切削試驗中，基本保證了外徑相同、切削長度及相關切削用量一致。
為便于試驗操作以及測量等工作的進行，選擇c6140普通車床作為切削加工用機床。切削所用刀具材料是較為常用的高速鋼w18cr4v，切削進給速度為0.153mm/r，背吃刀量為2.5mm 。
在試驗過程中，基本保證了刀具材料及刀具角度的一致性。切削溫度是指切削區(qū)溫度，但由于測量困難，所以本試驗以每一刀加工結束時試驗件切削層的測量溫度為切削溫度。雖然與實際溫度(切削瞬間溫度有時會高出30～50 ℃ ，且有鋁合金氧化等影響因素)有所差異，但作為溫度變化的一種規(guī)律，應該是可取的。
試驗中，測量溫度的儀器采用一種可以根據(jù)不同材料調(diào)節(jié)發(fā)射率的sl-305型紅外線測溫儀，量程為-40～500℃ 。為避免發(fā)射率的影響，根據(jù)廠家提供的不同材料發(fā)射率對應表進行了合理的選擇，選擇鋁合金發(fā)射率為0.3。環(huán)境溫度為21.5 ℃ 。
同時，為核實較高速度切削時，積屑瘤是否產(chǎn)生及產(chǎn)生的情況，進行轉速560r /min等條件下的切削試驗。
2 試驗結果與分析
積屑瘤與切削溫度、加工體積、切削速度之間的關系
積屑瘤與切削溫度之間的關系
由于切削直徑以每切削一次減少2×2.5mm=5mm的等比例變細，而轉速為一定，所以切削速度遞減。同時雖然背吃刀量為2.5mm，但由于切削直徑遞減，所以切削面積遞減，再加上每次的切削加工長度也隨之有所減小，所以切削體積、切削時間也逐漸減少。因此刀具的磨損、發(fā)熱及切削熱都將有所不同。這些都將不同程度地對積屑瘤的大小及形成有所影響。

圖2 積屑瘤大小與切削溫度之間的關系

圖3 積屑瘤大小與切削速度之間的關系

圖4 積屑瘤大小與切削體積之間的關系

圖2所示為積屑瘤大小與切削溫度之間的關系，顯示了ly12、7009a和6061三種鋁合金材料的積屑瘤大小與切削溫度之間的關系。這里的積屑瘤大小為前刀面上的積屑瘤高度?？梢?，圖線雖然有些波動，但除7009a的關系曲線有下降外，積屑瘤大小隨著切削溫度的升高有所增大。6061整體上大于ly12，黏刀相對嚴重，易于形成積屑瘤。而7009a，積屑瘤之所以隨著溫度增加呈減小趨勢，是由于其延伸率較大，在切削過程中切屑斷屑困難，直徑?30時切屑纏繞過于嚴重致使積屑瘤有所脫落所致。積屑瘤與切削速度、加工體積的關系
圖3、圖4所示分別為積屑瘤大小與切削速度和切削體積的關系。雖然三種材料的情況各有不同，但在總體上，每種材料積屑瘤的大小均隨著切削速度和體積的增加而增加，然后再隨著切削速度和體積的增加而減小，中間部分值較高。這種現(xiàn)象與上述切削區(qū)溫度即切削熱有關，當切削速度高時，由于排屑良好，切屑帶走大量切削熱；切削速度低時，發(fā)熱量相對較少，故積屑瘤偏小。積屑瘤大小與切削體積的關系也呈現(xiàn)類似情況，原因相同，這是因為在本切削試驗中，切削體積大時切削直徑也大，切削速度也高，反之則低。
鋁合金6061的積屑瘤大小高于ly12，在很大范圍內(nèi)積屑瘤都顯示比較大的數(shù)值。這是由于6061極富黏性的緣故。黏性大，切削加工摩擦大，所以在加工過程中切削溫度一直很高，并且難以降低，因此積屑瘤大。
7009a的情況特殊，積屑瘤大，但有脫落現(xiàn)象。這是由于切屑纏繞嚴重所致。
另外，采用7009a進行轉速為560r/min條件下的較高速切削試驗，結果發(fā)現(xiàn)在此情況下，積屑瘤不易產(chǎn)生。這是因為，當轉速高到一定程度以上時，即使切削直徑變小，切削速度仍保持較高的數(shù)值，排屑保持良好，切削區(qū)溫度不易升高，切屑的黏結得到緩和的緣故。
由上述分析得到結論：