1 SAE327材料的特點和切削難點

　　SAE327為鑄造硅鋁合金少欺，是制造制冷壓縮機連桿的主要材料喳瓣。主要元素含量Si7%～8.6%，Cu1%～2%赞别，Mg0.25%～0.6%畏陕，Mn0.2%～0.6%》绿希抗拉強度＞230MPa惠毁，硬度110～130HB，延伸率＞1%崎页。其晶格由高塑性的Al和高脆性的初晶Si組成仁讨。切削加工時，Al的塑性大实昨，熔點低洞豁，易在工件表面與刀尖接觸處產生積屑瘤，隨后與破碎的初晶Si一起使工件部分表皮剝落荒给，形成刀痕掐抢，使工件表面粗糙度變差。同時由于高硬度的Si含量較高哗缀，刀具也容易磨損统扔。目前對壓縮機效率值COP的要求不斷提高，為減少往復式活塞壓縮機內摩擦并降低輸入功率值板蜻，連桿孔與曲軸間需要保證極小的摩擦系數和很高的表面接觸率馁筷，要求圓度≤2μm，表面粗糙度≤Ra0.4μm捺盖，尺寸精度≤2μm芥吧，使用傳統(tǒng)切削辦法很難達到如此高的要求，因而在壓縮機零件中一直是較為難加工的鋁合金材料融唬。

2 PCD的基本特點及高速干切削技術

　　隨著聚晶金剛石（PCD）刀具技術和高速切削技術的發(fā)展漾衅，針對SAE327的切削性能，我們使用PCD刀具對連桿孔進行高速干式鏜削芋困，較好地解決了問題楞便。PCD材質穩(wěn)定，使用性能可以預測利术，故比天然金剛石更合適于作為切削刀具呈野。PCD具有目前最高的硬度和耐磨性低矮，具有非常鋒利的刀刃，有很好的導熱性被冒，線膨脹系數很小军掂，摩擦系數也小。但其主要缺點是強度低姆打，脆性大，抗沖擊能力差肠虽。因此一般不用于斷續(xù)切削和重負荷切削幔戏。采用PCD刀具加工鋁合金時，由于金剛石硬度高税课，表面與金屬親和力小闲延，且刀具一般拋光成鏡面，不易產生積屑瘤韩玩，加工尺寸穩(wěn)定性以及表面質量都很好垒玲。在Ra0.02～0.32μm的條件下，可獲得5～7級精度找颓。
    　
　　鋁合金傳熱系數高参七，線膨脹系數大，在加工過程中會大量吸收切削熱狱诊，使工件發(fā)生熱變形村次，而且鋁合金硬度和熔點都較低，因此加工過程中切屑容易與刀具發(fā)生“膠焊”或粘連件策，形成積屑瘤痒弃，這都是傳統(tǒng)鋁合金干切削中遇到的最大難題。解決的最好辦法是采用高速干切削巩樟。高速切削中仆扰，95%的熱量都傳給了切屑，切屑在與前刀面接觸的界面上會被局部熔化艰捶，形成一層極薄的液態(tài)膜祟放，因而切屑很容易在瞬間被切離工件，大大減少切削力和產生積屑瘤伤主，而且工件基本可以保持常溫荡明。既可以提高生產率，又改善了表面質量娘扩。

3 PCD鏜刀加工SAE327的切削性能

    　我們使用PCD刀具對SAE327進行高速干鏜孔着茸，經過反復切削試驗，對其工藝進行摸索和總結琐旁。加工連桿孔的情況基本如下：同一只鏜刀中涮阔，硬質合金刀頭用于粗加工猜绣，PCD刀片用于精加工，單邊余量為0.05mm敬特。連桿組件大孔中間兩邊有0.5mm的縫隙掰邢，孔表面中間有直徑5mm油孔。由于加工表面非連續(xù)伟阔，應屬于斷續(xù)切削辣之。采用無切削液的干切，有壓縮空氣噴射清除切屑皱炉。
   
　　3.1 切削速度的影響
   
　　切削試驗表明怀估，PCD切削速度與SAE327孔表面粗糙度關系很大。在實際生產中合搅，為保證較低的表面粗糙度多搀，可以采用較高的切削速度。但切削速度達到一定程度之后画了，由于高速條件下系統(tǒng)剛性和平衡性問題虾驰，表面粗糙度不但無法再繼續(xù)下降，反而略有升高嫌或，而且機床功率要增加很多伊了。所以一般情況下經濟切削速度維持在140～180m/min之間即可，追求過高的切削速度是沒有必要的喝灌。
   
　　3.2 進給速度的影響
   
　　試驗表明稼掏，PCD進給速度與SAE327孔表面粗糙度之間有一定的關系。為綜合保證較低的表面粗糙度和較高的生產率搅谆，選擇合適的進給速度是重要的憾牵，應避開粗糙度為最高點時的進給速度。合適的進給速度也與PCD的刀具角度和刀尖型式有關阀温。
 
　　3.3 刀具幾何型式的影響
   
　　針對PCD的脆性缺點印脓，而且我們加工剖分式連桿，孔中間有一定的縫隙啡笑，因此刀刃的幾何參數應該盡量考慮減小崩刃的可能崇磁。一般刀尖頂刃形式分為小圓弧、大圓弧推姻、直線形平匈、多邊形折線。切削實際表明：頂刃小圓弧的擠光作用對表面粗糙度的下降是有益的藏古。雖然此時PCD刀尖不鋒利增炭，但切削效果卻比鋒利時還要好些。此時粗糙度由原來的Ra0.3～0.33μm降低到Ra0.15～0.18μm，這對提高連桿與曲軸之間的表面接觸率隙姿，減少摩擦是有利的梅垄。精切SAE327時，可選擇PCD鏜刀的前角γ0＝0°～5°输玷，后角α0＝10°～15°队丝，主偏角Κr＝50°～70°，刃傾角λs＝0°欲鹏。安裝時鏜刀頭安裝孔對鏜刀桿中心可以有偏心机久，以保證實際切削的前角更大一些。
   
　　3.4 刀具與機床系統(tǒng)
   
　　PCD高速切削系統(tǒng)是一個復雜的綜合系統(tǒng)赔嚎，除了PCD刀具自身外犯绪，仍需要注意切削系統(tǒng)的其它部分。機床主軸與刀具的接口是非常關鍵的環(huán)節(jié)革秩，它直接影響加工精度的穩(wěn)定性仓突。我們將連桿鏜床鏜刀柄與機床主軸的接口采用HSK32C痰汰。其主要優(yōu)點是：采用錐面與端面過定位的結合形式焦赋，能有效地提高結合剛度；具有良好的高速性能凑戏；1:10錐度與7:24錐度相比較短鲁磺，楔形效果好，故有較強的抗扭能力裆机，且能抑制因振動產生的微量位移跋园，這一點對系統(tǒng)剛性非常重要。
   
　　生產事實證明狼憋，使用HSK刀柄具有較高的重復安裝精度息栖，對于提高離機對刀與上機后的一致性和增加刀具與主軸的配合剛性，起到了關鍵的作用奖瞳。同時為提高刀具系統(tǒng)的剛性鹿蜀，在滿足容屑和排屑的情況下，盡量使刀桿直徑與被加工孔直徑接近服球。
   
　　我們對連桿精鏜床的主軸進行了改進茴恰，配置了剛度高、承載能力強斩熊、阻尼特性好的徑向和軸向液體靜壓軸承往枣。切削試驗表明：配置靜壓軸承效果很好卒煞，提高靜壓壓力對加工出較高的表面質量是有利的粗梭。最終確定使用高壓齒輪泵供油泡煌，壓力高達4.5MPa抗稿，主軸近端徑向跳動＜0.5μm喝壹，加工出連桿孔圓度＜1.5μm。加工孔表面高圓度的主要原因是靜壓軸承高剛度油膜對軸徑圓度誤差的均化作用狮辽。滾動軸承的旋轉精度很難超過其滾道自身的圓度烁巫，且受滾動軸承制造和裝配精度的限制，目前即使采用配置有精密主軸滾動軸承的鏜床蘑秽，大批量穩(wěn)定地加工出小于3～4μm的表面圓度仍是比較困難的饺著。

4 工藝系統(tǒng)中需要注意的其它問題

（1）防止高速切削振動：對高速回轉的鏜刀進行動平衡。減少高速旋轉時由于刀具不平衡量造成的離心力振動肠牲，對提高工件表面質量是必要的煞精。實際切削加工表明：經過動平衡的PCD鏜刀系統(tǒng)與未經平衡的刀具系統(tǒng)相比，表面粗糙度下降Ra0.1～0.15μm厌棵，并可有效減小表面波紋度因郁。

（2）在實際加工中，連桿孔表面有時會出現波紋醇票。表面波紋度是介于形狀誤差和表面粗糙度之間的一種中間狀態(tài)誤差加鄙，目前還無標準明確加以判定。產生的主要原因是加工系統(tǒng)的微振動速郑。在高速切削中溜盾，由于系統(tǒng)剛性不足造成的往往是表面波紋。除刀具本身的結構剛度和平衡性影響之外溃皮，其中結合面之間的接觸剛度是主要影響因素盔却。除了主軸HSK接口外，試驗表明：使用組合可調節(jié)式鏜刀比較容易出現波紋熬皮，而使用整體式鏜刀出現此類情況較少奖锦。如要避免表面波紋，應盡量避免采用模塊組合式鏜刀幽七。一般組合鏜刀雖然微調較方便景殷，但由于制造精度的限制以及不能預緊，在高速加工時會發(fā)生由于結合面之間接觸剛度不足造成的顫振澡屡，影響表面質量猿挚，嚴重時還會影響尺寸精度，對大批量生產非常不利挪蹭。整體式刀具在這一點上有其優(yōu)勢亭饵，一旦調整好后基本可以長時間地放心使用。

（3）對于高速旋轉的刀具梁厉，消除或減弱產生自激振動的因素是非常重要的辜羊。在實際生產中，比較簡單有效的方法是適當減小后角α0词顾，在后刀面上磨出消振棱以增加削阻尼八秃，鏜孔時使刀尖低于工件軸線以獲得小后角。頂刃磨出小圓弧也可提高切削系統(tǒng)的阻尼特性。

聲明：本網站所收集的部分公開資料來源于互聯網昔驱，轉載的目的在于傳遞更多信息及用于網絡分享疹尾，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責，也不構成任何其他建議榄湿。本站部分作品是由網友自主投稿和發(fā)布宽酣、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺宛扒，不為其版權負責优麻。如果您發(fā)現網站上所用視頻、圖片治队、文字如涉及作品版權問題胯绢，請第一時間告知，我們將根據您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內容鼻肉，以保證您的權益瓦式！聯系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。