CN107096950A - 一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法 - Google Patents

一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明的提供的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，首先通过镁合金零件表面粗糙度值的工艺要求，对镁合金零件采用粗加工、半精加工和精加工相结合的工艺，可以有效提高镁合金零件的加工表面质量和加工效率，避免因铣削加工参数的选择不当以及铣削工序不合理而导致镁合金零件的表面加工质量较低，同时采用较高主轴转速进行镁合金零件铣削加工，表面质量的稳定性也大大提高。

Description

一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法
技术领域
本发明涉及镁合金工件机械加工领域，具体地为涉及一种对镁合金工件的表面进行铣削加工的方法。
背景技术
在镁合金成型领域尤其是镁合金机械加工领域，一般采用铸造、锻压等方法进行镁合金的成型加工，这种加工方法必然会使得镁合金表面粗糙度较大，从而影响镁合金零件的配合性能不利于其大规模的应用。而零件的表面质量直接影响到零件的服役性能，进而影响到机构的整体工作性能。铣削加工方法是提高镁合金零件表面质量的主要方法，由于铣削加工的效率高、表面质量好、精度高等特点而被广泛用于机械零件的加工领域，而现有的镁合金铣削加工都是借鉴普通金属的铣削方法及铣削工艺而进行的，并没有专门的有关镁合金铣削工艺。由于镁合金特殊的机械加工性能，如果按照其他金属材料的铣削工艺方法，不仅不能改善镁合金的加工表面质量，还会导致镁合金材料在铣削时产生塑性变形。造成镁合金结构件表面铣削痕迹严重。同时，没有合理规划铣削加工过程，不利于镁合金零件铣削加工整体效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，解决了现有镁合金铣削加工都是借鉴普通金属的铣削方法及铣削工艺而进行的，并没有专门的有关镁合金铣削工艺，造成的镁合金材料在铣削时产生塑性变形。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：
本发明提供的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，包括以下步骤：
步骤1：将被加工的镁合金零件表面粗糙度值Ra与该镁合金零件的表面粗糙度的参考值R0进行对比，确定镁合金零件的加工工序，其中，
当Ra>R0时，该镁合金零件铣削加工工序为粗加工；
当Ra≤R0时，该镁合金零件铣削加工工序包括半精加工和精加工；
步骤2：根据工序类型确定主轴转速、每齿进给量和铣削深度；
步骤3：根据工序类型确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣刀硬度；
步骤4：根据工序类型确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣刀的前角；
步骤5：根据工序类型确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣削起始位置；
步骤6：根据工序类型确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣削行距d；
步骤7：开始加工时，首先将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，之后按照上述过程重复步骤1～步骤6完成对镁合金零件的铣削加工。
优选地，步骤2中，粗加工时：机床主轴转速取值范围为4000～8000r/min，每齿进给量取值范围为0.08～0.14mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.8～2mm；
半精加工时，机床主轴转速取值范围为8000～12000r/min，每齿进给量取值范围为0.05～0.08mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.4～0.8mm；
精加工时，机床主轴转速取值范围为12000～36000r/min，每齿进给量0.01～0.05mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.01～0.4mm。
优选地，步骤3中，粗加工时，采用铣刀的硬度值大于80HRA；半精加工和精加工时，采用铣刀的硬度值大于90HRA。
优选地，步骤4中，粗加工时，采用铣刀的前角值大于5°；半精加工和精加工时，采用铣刀的前角值大于10°。
优选地，步骤5中，在铣削时，后一次的铣削起始位置相对前一次铣削起始位置，向与进给方向相反的方向移动f/2的距离，其中，f为刀具直径；同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致。
优选地，步骤6中，后一次的铣削行距相对前一次铣削行距，向与进给方向垂直的方向向左移动d/2的距离，同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的提供的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，首先通过镁合金零件表面粗糙度值的工艺要求，对镁合金零件采用粗加工、半精加工和精加工相结合的工艺，可以有效提高镁合金零件的加工表面质量和加工效率，避免因铣削加工参数的选择不当以及铣削工序不合理而导致镁合金零件的表面加工质量较低，同时采用较高主轴转速进行镁合金零件铣削加工，表面质量的稳定性也大大提高。
附图说明
图1铣削起始位置的改变示意图；
图2铣削行距的改变示意图；
图3是镁合金零件表面粗糙度的微观形貌；
图4是显微镜下镁合金零件表面结构。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，包括以下步骤：
步骤1：根据零件的技术要求分析被加工镁合金零件的表面粗糙度要求，并据此确定镁合金零件的加工工序：具体是将被加工镁合金零件表面粗糙度的技术要求值Ra与该镁合金的表面粗糙度的参考值R0进行对比，其中，R0的值是根据镁合金材料组织成分及其毛坯成型方式确定；
当Ra>R0时，该镁合金零件铣削加工工序为粗加工；
当Ra≤R0时，该镁合金零件铣削加工工序包括半精加工和精加工；
步骤2：根据工序内容可改变的铣削加工参数确定为主轴转速、每齿进给量和铣削深度，其中，粗加工时：机床主轴转速取值范围为4000～8000r/min，每齿进给量取值范围为0.08～0.14mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.8～2mm；
半精加工时，机床主轴转速取值范围为8000～12000r/min，每齿进给量取值范围为0.05～0.08mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.4～0.8mm；
精加工时，机床主轴转速取值范围为12000～36000r/min，每齿进给量0.01～0.05mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.01～0.4mm；
步骤3：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣刀硬度：
粗加工时，采用硬度值大于80HRA的铣刀；
半精加工和精加工时，均采用硬度值大于90HRA的铣刀；
步骤4：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣刀的前角：
粗加工时，采用前角值大于5°的铣刀；
半精加工和精加工时，均采用前角值大于10°的铣刀；
步骤5：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣削起始位置：
如图1所示，粗加工、半精加工和精加工时，后一次的铣削起始位置b相对前一次铣削起始位置a，向与进给方向相反的方向移动f/2的距离，其中，f为刀具直径；同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致；重复此步骤直到该铣削工序完成,此时，残留高度c为零；
步骤6：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣削行距d：
如图2所示，粗加工、半精加工和精加工时，后一次的铣削行距g相对前一次铣削行距e，向与进给方向垂直的方向向左移动d/2的距离，同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致，重复此步骤直到该铣削工序完成。
步骤7：在加工时，首先将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，之后按照上述过程重复步骤1～步骤6完成对镁合金零件的铣削加工。
本发明的加工方法通过对铣削过程合理的规划，对镁合金零件采用粗加工、半精加工和精加工相结合的工艺，可以有效提高镁合金零件的加工表面质量和加工效率，避免因铣削加工参数的选择不当以及铣削工序不合理而导致镁合金零件的表面加工质量较低，同时采用较高主轴转速进行镁合金零件铣削加工，表面质量的稳定性也大大提高。
实施例1：
本实例中采用直径为8mm的铣刀，具体的铣削工艺方法包括以下步骤：
步骤1：被加工的镁合金表面粗糙度Ra的值为0.25，参考值R0的值为0.8，因此确定高速切削加工工序为半精加工和精加工；
步骤2：根据工序内容可改变的铣削加工参数确定为主轴转速、每齿进给量、铣削深度：
半精加工时，机床主轴转速取值为8000r/min，每齿进给量0.06mm.z-1，铣削深度0.5mm；精加工时，机床主轴转速取值范围为18000r/min，每齿进给量0.04mm.z-1，铣削深度0.15mm；
步骤3：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣刀硬度：粗加工选用硬度值为86HRA的铣刀，半精加工和精加工选用硬度值为90HRA的铣刀；
步骤4：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣刀的前角：粗加工选用前角值为5°铣刀，半精加工和精加工选用前角值为10°的铣刀；
步骤5：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣削起始位置：半精加工和精加工时，后一次铣削的起始位置相对前一次铣削的起始位置，向与进给方向相反的方向移动4mm的距离，同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致；
步骤6：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣削行距：半精加工和精加工时，后一次铣削的行距相对前一次铣削的行距，向与进给方向垂直的方向移动4mm的距离，同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致；
步骤7：在加工时，首先将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，按照上述过程重复步骤1～步骤6完成对镁合金零件的铣削加工。
实施例2
步骤与实施例1相同，不同点在于：
步骤2：半精加工时，机床主轴转速取值为12000r/min，每齿进给量0.08mm.z-1，铣削深度0.8mm；精加工时，机床主轴转速取值范围为36000r/min，每齿进给量0.05mm.z-1，铣削深度0.4mm。
实施例3
步骤与实施例1相同，不同点在于：
步骤2：半精加工时，机床主轴转速取值为9000r/min，每齿进给量0.05mm.z-1，铣削深度0.4mm；精加工时，机床主轴转速取值范围为12000r/min，每齿进给量0.01mm.z-1，铣削深度0.01mm。
实施例4
步骤与实施例1相同，不同点在于：
步骤2：半精加工时，机床主轴转速取值为10000r/min，每齿进给量0.07mm.z-1，铣削深度0.6mm；精加工时，机床主轴转速取值范围为26000r/min，每齿进给量0.02mm.z-1，铣削深度0.25mm。
实施例5
步骤与实施例1相同，不同点在于：
步骤2：半精加工时，机床主轴转速取值为11000r/min，每齿进给量0.05mm.z-1，铣削深度0.7mm；精加工时，机床主轴转速取值范围为32000r/min，每齿进给量0.03m.z-1，铣削深度0.35mm。
从图3、图4中可以得到，通过该加工方法加工后得到的镁合金零件表面粗糙度值相对现有加工方法，镁合金表面粗糙度值提高了，并且镁合金零件表面并未发生塑性变形。
实施例6
本实例中采用直径为8mm的铣刀，具体的铣削工艺方法包括以下步骤：
步骤1：被加工的镁合金表面粗糙度Ra的值为1.2，参考值R0的值为0.8，因此确定高速切削加工工序为粗加工工序；
步骤2：根据工序内容可改变的铣削加工参数确定为主轴转速、每齿进给量、铣削深度ap：粗加工时机床主轴转速取值为4000r/min，每齿进给量0.12mm.z-1，铣削深度1.0mm；
步骤3：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣刀硬度：粗加工选用硬度值为80HRA的铣刀，半精加工选用硬度值为90HRA的铣刀。
步骤4：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣刀的前角：粗加工选用前角值为5°铣刀，半精加工选用前角值为10°的铣刀。
步骤5：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的下刀起始位置：粗加工时后一次铣削起始位置相对前一次铣削的起始位置，向与进给方向相反的方向移动4mm的距离，同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与第一次铣削保持一致。
步骤6：根据工序内容确定镁合金零件铣削加工的铣削行距：铣削的行距相对前一次铣削的行距，与进给方向垂直的方向向左移动4mm的距离，同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与第一次铣削保持一致。
步骤7：在加工时，首先将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，按照上述过程重复步骤1～步骤6完成对镁合金零件的铣削加工。
实施例7
步骤与实施例6相同，不同点在于：
步骤2：粗加工时机床主轴转速取值为5000r/min，每齿进给量0.08mm.z-1，铣削深度0.8mm。
实施例8
步骤与实施例6相同，不同点在于：
步骤2：粗加工时机床主轴转速取值为6000r/min，每齿进给量0.1mm.z-1，铣削深度0.9mm。
实施例9
步骤与实施例6相同，不同点在于：
步骤2：粗加工时机床主轴转速取值为7000r/min，每齿进给量0.13mm.z-1，铣削深度1mm。
实施例10
步骤与实施例6相同，不同点在于：
步骤2：粗加工时机床主轴转速取值为8000r/min，每齿进给量0.14mm.z-1，铣削深度2mm。

Claims (6)

1.一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将被加工的镁合金零件表面粗糙度值Ra与该镁合金零件的表面粗糙度的参考值R0进行对比，确定镁合金零件的加工工序，其中，
当Ra>R0时，该镁合金零件铣削加工工序为粗加工；
当Ra≤R0时，该镁合金零件铣削加工工序包括半精加工和精加工；
步骤2：根据工序内容确定主轴转速、每齿进给量和铣削深度；
步骤3：根据工序内容确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣刀硬度；
步骤4：根据工序内容确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣刀的前角；
步骤5：根据工序内容确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣削起始位置；
步骤6：根据工序内容确定被加工的镁合金零件铣削加工的铣削行距d；
步骤7：开始加工时，首先将镁合金零件与机床刀具进行对刀工序，之后按照上述过程重复步骤1～步骤6完成对镁合金零件的铣削加工。
2.根据权利要求1所述的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，其特征在于：步骤2中，粗加工时：机床主轴转速取值范围为4000～8000r/min，每齿进给量取值范围为0.08～0.14mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.8～2mm；
半精加工时，机床主轴转速取值范围为8000～12000r/min，每齿进给量取值范围为0.05～0.08mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.4～0.8mm；
精加工时，机床主轴转速取值范围为12000～36000r/min，每齿进给量0.01～0.05mm.z-1，铣削深度ap的取值范围为0.01～0.4mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，其特征在于：步骤3中，粗加工时，采用铣刀的硬度值大于80HRA；半精加工和精加工时，采用铣刀的硬度值大于90HRA。
4.根据权利要求1所述的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，其特征在于：步骤4中，粗加工时，采用铣刀的前角值大于5°；半精加工和精加工时，采用铣刀的前角值大于10°。
5.根据权利要求1所述的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，其特征在于：步骤5中，在铣削时，后一次的铣削起始位置相对前一次铣削起始位置，向与进给方向相反的方向移动f/2的距离，其中，f为刀具直径；同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致。
6.根据权利要求1所述的一种提高镁合金表面质量的铣削加工方法，其特征在于：步骤6中，后一次的铣削行距相对前一次铣削行距，向与进给方向垂直的方向向左移动d/2的距离，同时将铣削深度ap的值改为0，其它铣削参数与前一次铣削保持一致。
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