一种避免镁合金镁屑燃烧的机械加工方法与流程

本发明涉及镁合金机械加工领域，具体为避免铣削时镁合金机械加工时镁屑燃烧的切削工艺方法。

背景技术：

镁合金作为轻质结构的金属材料，不仅能节能降耗而且能绿化环境。但镁合金作为结构件应用在工程实际中，机械加工是不可避免的。采用传统切削加工方法，会造成镁合金结构件在切削加工过程中由于温度过高而导致镁屑燃烧，以及由切削力和切削热过大而引起镁合金结构件的变形及加工表面质量差的问题。在切削时选择合适的切削工艺参数、刀具材料和合适的刀具角度是避免加工时镁屑燃烧的主要方法，由于切削加工的效率高、表面质量好、精度高等特点而广泛用于镁合金机械加工领域，而现有的技术绝大多数都是利用冷却的方式来阻止机械加工时镁屑的燃烧。目前还没有公开的文献报道切削时阻止镁屑燃烧的有效方法。目前所采用的利用冷却液阻止机械加工时镁屑燃烧的，这样不仅不利用镁合金的回收再利用，而且使用冷却液会对环境造成污染也不利于加工成本的降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种避免镁合金镁屑燃烧的机械加工方法，解决了现有利用冷却液阻止机械加工时镁屑的燃烧，而造成的镁合金的回收不能再利用，而且使用冷却液会对环境造成污染的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：

本发明提供的一种避免镁合金镁屑燃烧的机械加工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据被加工零件的切削深度值ap的参数要求，确定镁合金工件的加工工序：

当切削深度ap>2mm时，镁合金工件加工工序为粗精加工；当切削深度0.5<ap≤2mm时，镁合金工件加工工序为半精加工方式；当切削深度≤0.5mm时，镁合金工件加工工序为精加工方式；

步骤2：根据工序内容确定加工刀具的切削速度vc、进给速度vf；

步骤3：根据工序内容确定加工刀具材料的hra硬度、刀具的前角值、刀具的后角值及其刀具的刀刃数；

步骤4：根据工序内容确定加工时镁屑的回收方式；

步骤5：开始加工时，将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，按照上述工序方案重复步骤1～步骤4完成对镁合金零件的机械切削加工。

优选地，步骤2中，粗加工时，切削速度vc的取值范围为1800m/min～3200m/min，进给速度vf取值范围为600mm/min～1000mm/min；

半精加工时，切削速度vc的取值范围为1200m/min～1800m/min，进给速度vf取值范围为300mm/min～600mm/min；

精加工时，切削速度vc的取值范围为400m/min～1200m/min，进给速度vf取值范围为100mm/min～300mm/min。

优选地，步骤3中，粗加工时，采用硬度值大于等于80hra、前角值大于等于4°、后角值大于等于10°以及刀刃数小于等于4的刀具；

半精加工和精加工时，采用硬度值大于等于90hra、前角值大于等于8°、后角值大于等于5°小于10°以及刀刃数小于等于2的刀具。

优选地，步骤4中，粗加工时镁屑为自然回收；半精加工和精加工时镁屑采用镁屑回收专用装置进行回收。

优选地，镁屑回收专用装置包括回收罩、回收弯管、叶片风扇和电机，其中回收罩的底面设置有风槽、其侧壁上开设有回收孔，回收孔的一侧与风槽相通；回收弯管为水平放置的l型结构，回收弯管水平段的一端与回收孔的另一侧连接，水平段的另一端侧面通过叶片风扇与电机连接。

优选地，所述回收弯管与叶片风扇之间设置有用于阻止切屑进入叶片风扇内的防护罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种避免镁合金镁屑燃烧的机械加工方法，首先根据被加工零件的切削深度值ap的参数要求，确定镁合金工件的加工工序，然后根据加工工序内容确定加工刀具的切削速度vc、进给速度vf、刀具材料的hra硬度、刀具的前角值、刀具的后角值及其刀具的刀刃数，最后确定镁屑的回收方式。本发明可以有效避免因为加工参数的选择不合适或者不匹配而导致镁合金在机械切削加工时镁屑的燃烧，提高了镁合金工件的加工效率，同时通过采用镁屑回收装置，使得机械切削加工后的镁屑能很好的实现回收再利用。

进一步的，镁屑回收装置通过电机带动风扇产生吸力，能加快工件表面空气的流动速度，不仅能起到将镁屑迅速吸走，而且还能起到冷却的作用，能很好地避免镁屑的燃烧。

附图说明

图1是镁屑回收专用装置结构示意图；

图2是采用本申请所述的加工方法加工镁合金零件过程效果图；

其中，1、刀具2、工件3、回收罩4、第一导向板5、第二导向板6、回收弯管7、防护罩8、叶片风扇9、电机。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的一种避免镁合金镁屑燃烧的机械加工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据被加工零件的切削深度值ap的参数要求，确定镁合金工件的加工工序：

当切削深度ap>2mm时，镁合金工件加工工序为粗精加工；

当切削深度0.5<ap≤2mm时，镁合金工件加工工序为半精加工方式；

当切削深度≤0.5mm时，镁合金工件加工工序为精加工方式。

步骤2：根据工序内容可改变的机械切削加工工艺参数确定为切削速度vc、进给速度vf：

粗加工时，切削速度vc的取值范围为1800m/min～3200m/min，进给速度vf取值范围为600mm/min～1000mm/min；

半精加工时，切削速度vc的取值范围为1200m/min～1800m/min，进给速度vf取值范围为300mm/min～600mm/min；

精加工时，切削速度vc的取值范围为400m/min～1200m/min，进给速度vf取值范围为100mm/min～300mm/min。

步骤3：根据工序内容确定镁合金零件机械切削加工刀具材料的hra硬度、前角值、后角值及其刀刃数：

粗加工时，采用硬度值大于等于80hra、前角值大于等于4°、后角值大于等于10°以及刀刃数小于等于4的刀具；

半精加工和精加工时，采用硬度值大于等于90hra、前角值大于等于8°、后角值大于等于5°小于10°以及刀刃数小于等于2的刀具；

步骤4：根据工序内容确定镁合金零件进行机械切削加工时镁屑的回收方式：

粗加工时镁屑为自然回收；

半精加工和精加工时镁屑采用附图1所示的专用装置进行回收；

步骤5：开始加工时，将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，按照上述工序方案重复步骤1～步骤4完成对镁合金零件的机械切削加工。

如图1所示，所述镁屑回收的专用装置包括电机9、叶片风扇8、防护罩7、回收弯管6、第一导向板4、第二导向板5、回收罩3、工件2和刀具1，其中，第一导向板4和第二导向板5均包括两个，第一导向板4和第二导向板5组成长方形结构，并通过内六角螺栓固定在回收罩3的底面上；该长方形结构与回收罩3的内侧壁之间形成有间隙，所述间隙为风槽。

回收罩3通过内六角螺栓固定在机床工作台上；回收弯管6与回收罩3侧板上的回收孔密封相连；利用螺栓将防护罩7、电机9、风扇叶片8一起固定在回收弯管6侧面的螺纹孔上；回收罩3选用的材料为钢化玻璃，保证机械加工时被刀具带出的镁屑能顺着其光滑表面落入风槽内；电机9连续旋转带动风扇叶片8连续旋转而产生吸力，所产生的吸力可将回收罩3内的镁屑吸入回收弯管6中，并通过回收弯管6的下孔进行回收，防护罩7的作用是阻止切屑进入叶片风扇8内；风槽的作用保证镁屑能顺利被吸入回收弯管6内。

在加工前，将工件2放置在第一导向板4和第二导向板5形成的长方形结构的上方。

本发明通过对镁合金工件机械切削加工工艺过程的合理规划，采用粗加工、半精加工和精加工相的工艺方法，可以有效避免因为加工参数的选择不合适或者不匹配而导致镁合金在机械切削加工时镁屑的燃烧，提高了镁合金工件的加工效率。同时通过采用镁屑回收装置，使得机械切削加工后的镁屑能很好的实现回收再利用，而且在加工时该装置产生的吸力，能加快工件表面空气的流动速度，不仅能起到将镁屑迅速吸走，而且还能起到冷却的作用，能很好地避免镁屑的燃烧。

实施例1：

采用平面铣刀作为切削工具，具体的镁合金工件避免切屑燃烧切削工艺方法包括以下步骤：

步骤1：被加工零件的切削深度参数ap为0.25mm，故镁合金工件加工工序为精加工方式。

步骤2：确定切削速度vc的取值为1000m/min，进给速度vf取值为200mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为90hra，前角为10°，后角为8°，刀刃数为2。

步骤:4：采用专用装置进行回收。

步骤:5：开始加工时，将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，按照上述工序方案重复步骤1～步骤4完成对镁合金零件的机械切削加工。

实施例2

与实施例1步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为400m/min，进给速度vf取值为100mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为90hra，前角为8°，后角为5°，刀刃数为1。

实施例3

与实施例1步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为1200m/min，进给速度vf取值为300mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为100hra，前角为9°，后角为10°，刀刃数为1。

实施例4

与实施例1步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为600m/min，进给速度vf取值为250mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为120hra，前角为9°，后角为6°，刀刃数为1。

实施例5：

本实施例中采用平面铣刀作为切削工具，具体的镁合金工件避免切屑燃烧切削工艺方法包括以下步骤：

步骤1：被加工零件的切削深度参数ap为2.5mm，故镁合金工件加工工序为粗加工方式。

步骤2：确定切削速度vc的取值为2400m/min，进给速度vf取值为800mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为80hra，前角为4°，后角为10°，刀刃数为4。

步骤:4：确定镁屑的回收方式为自然回收方式。

步骤:5：开始加工时，将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，按照上述工序方案重复步骤1～步骤4完成对镁合金零件的机械切削加工。

实施例6

与实施例5步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为1800m/min，进给速度vf取值为600mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为90hra，前角为5°，后角为12°，刀刃数为3。

实施例7

与实施例5步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为3200m/min，进给速度vf取值为1000mm/min。

实施例8

本实施例中采用平面铣刀作为切削工具，具体的镁合金工件避免切屑燃烧切削工艺方法包括以下步骤：

步骤1：被加工零件的切削深度参数ap为1mm，故镁合金工件加工工序为半精加工方式。

步骤2：确定切削速度vc的取值为1200m/min，进给速度vf取值为300mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为90hra，前角为8°，后角为10°，刀刃数为2。

步骤:4：确定镁屑的回收方式为自然回收方式。

步骤:5：开始加工时，将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，按照上述工序方案重复步骤1～步骤4完成对镁合金零件的机械切削加工。

如图2所示，通过本申请所述的加工方法加工镁合金零件时，加工工程中镁屑并未发生燃烧。

实施例9

与实施例8步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为1800m/min，进给速度vf取值为600mm/min。

步骤3：确定刀具的硬度值为100hra，前角为10°，后角为5°，刀刃数为1。

实施例10

与实施例8步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为1600m/min，进给速度vf取值为400mm/min。

实施例11

与实施例8步骤相同，不同点在于：

步骤2：确定切削速度vc的取值为1400m/min，进给速度vf取值为500mm/min。