解决铝合金加工中切屑控制难题的有效方案

与超合金等难加工金属相比，铝合金对机加工人员来说相对容易加工，但有一个主要缺点：在使用低功率设备进行车削操作时，可能面临代价高昂的切屑控制问题。

铝合金的加工性能优势

根据美国钢铁协会（AISI）的可加工性图表，铝合金得分约为400，这一水平仅次于黄铜和镁，位居所有金属前列。相比之下，B1112冷拔钢得分为100，316不锈钢为45，而某些镍基超合金甚至只有十几分。

事实上，铝合金的加工表现如此出色，以至于许多可加工性图表出版商甚至不再单独列出它。铝合金的材料去除率通常仅受限于可用的主轴功率和工件夹持力度，刀具寿命很少成为问题。

高硅铝合金与软质铝合金的挑战

诚然，高硅铝合金具有磨蚀性，而用于制造挤压件的较软铝合金往往很粘刀。但多晶金刚石（PCD）刀具、类金刚石碳（DLC）涂层以及配比得当的水溶性切削液能轻松应对这些挑战。

Sandvik Coromant公司美国中西部地区车削专家Keith Brake表示："如果你拥有一台60马力、回转直径36英寸、顶尖距200英寸的车床，随手拿任何一片可转位刀片就能大干快干。只要推进量足够大，通常都能产生理想的切屑。"

但这仅限于理想配置。现实中，这样的机床寥寥无几，"因此车间需要为低功率机床找到切削刀具解决方案，以清洁、可预测地去除材料，生产高质量工件。"Brake补充道。

避免"缠结乱团"的风险

随着越来越多车间寻求自动化，一致的切屑控制变得至关重要，寻找变通方案显得尤为重要。关键在于找到与机床和装夹相匹配的刀片几何形状，Brake强调。

如果没有合适的刀片，车床操作员将不得不处理缠绕在各处的长条状切屑团。使用错误的刀片、不正确的进给和转速，或不适合刀片断屑槽的切深（假设有断屑槽），都会导致操作员慌忙按下急停键——切屑盘中的内容物被卷入旋转卡盘，形成缠结乱团，迫使生产停工，甚至可能报废昂贵工件。

虽然切屑控制不善的后果并不总是如此戏剧化，但它们会通过减缓甚至中断工作流来降低生产率。最坏的情况下，还可能造成安全隐患。

幸运的是，Sandvik Coromant等厂商能提供解决方案。

铝合金CNC车削的刀具选择

"车削铝合金时，首选通常是磨制、未涂层、正前角几何形状且刃口锋利的刀片，有助于控制切屑并对抗积屑瘤。"Brake说。"但如果一种刀片、一种几何形状就能完美解决所有问题，我们就不需要制造这么多不同的切削刀具了。因此我们既有涂层也有非涂层牌号，以及各种形状和断屑槽样式。我们的Prime Turning系列也取得了一些成功，前提是应用正确的车削参数。"

Kyocera Precision Tools公司可转位刀具事业部技术中心工程经理Todd Rucker表示，有许多牌号和"锋利刃口"几何形状可改善不良的切屑控制，其公司也拥有令人印象深刻的铝合金车削产品组合。

其中一种可能让苦于精加工切屑控制的机加工人员感到意外。"我们最近在正前角刀片系列中新增了AP型，"他说。"它专为极浅切深设计，在这种条件下几乎不可能获得良好的切屑控制。AP型具有靠近切削刃的成型断屑槽和凹坑——这些并不真正断裂切屑，而是将其卷成紧凑的螺旋状，使其远离切削区。"

调整正确的切削参数

两位专家都推荐Brake早前提到的：使用正确的参数。"车削铝合金时，转速和进给仍然非常重要，"Rucker说。"转速过快会导致材料升温变软，使切屑更难断裂；转速过慢则会产生积屑瘤，干扰高效切削。因此车间应始终选择专为预期切深设计的刀片，并遵循制造商的建议参数。"

另一项建议与刀塔上安装的刀具品牌或类型无关：高压冷却（HPC）。

这些切削刀具制造商和其他厂商开发了带内部通道的刀柄，可将切削液精准导向加工区；在1000 psi（70 bar）范围内施加时，缠绕的铝切屑无处遁形。

"HPC本身就能延长刀具寿命、减少积屑瘤并提高可靠性，无论切削什么材料，"Brake说。"当与专为HPC设计的刀片几何形状和刀柄搭配使用时，能将车削操作提升到最高生产力水平。"