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铝材高速加工权威指南

创作时间:

作者:

@小白创作中心

铝材高速加工权威指南

引用

来源

https://www.tuofa-cncmachining.com/zh-CN/tuofa-blog/a-definitive-guide-to-high-speed-machining-aluminum.html

铝材高速加工是现代制造业中一种重要的加工技术，尤其在航空、汽车等对材料性能要求极高的行业中发挥着重要作用。本文将为您详细介绍铝材高速加工的优势、铝合金的特性、CNC加工技巧及其在各行业的应用，帮助您全面了解这一重要技术。

与其他用于部件加工的金属资源一样，铝具有广泛的成形性和适应性，但这些品质不应被忽视。它被认为是几乎每个工业公司的必备品。它提供了最容易加工的材料之一，从而减少了生产时间和成本。因此，最大限度地发挥其功能并在竞争中保持领先地位非常具有挑战性。数控系统加工铝制造业竞争非常激烈，因为每个精密加工制造商使用铝来加工零件。

了解处理此类金属时使用的正确程序对于获得预期结果至关重要。如果您希望生产操作更加无缝和高效，则必须针对这种宝贵材料调整工具、生产设置和加工方法。

这种金属具有天然的延展性并且熔点相对较低，这一事实令许多设计师和工程师感到苦恼。许多机械师遇到的问题的复杂性取决于项目中使用的铝合金类型。切割铝，特别是薄金属板，可能需要多年的经验和敏锐的技能。它与摩擦热有关，摩擦热有时会超过铝的熔点。此外，由于金属的强度较低，使用侵蚀性切削刀具可能会导致整个工件完全折叠或变形。

然而，21 世纪对易于制造的零件的需求导致了众多技术进步。随着快速原型或定制组件的普及逐年增加，客户希望比以前更快地获得货物并要求更高的精度。铝可以说是可以使用的最佳材料，因为它是现代制造业中最常用的合金之一。正因为如此，新的铝铣削技术不断发展。高速加工使用数控技术就是这样一种方法。有抱负的设计师和经验丰富的机械师都可以使用本文作为处理铝时如何使用此类技术的参考。

铝合金数控加工工艺概述

高速加工是一种可靠的数控铝铣削今天使用的程序。高速铣削和传统铣削之间的主要区别在于高速铣削的速度更高，这使得机器操作员能够提高切削流量。因此，铝的高速加工具有许多意想不到的好处。与传统铣削工艺相比，利用高速加工进行铝铣削具有以下许多优点。

卓越的效率

通过将切削速度提高至传统铝铣削的三倍，可以增加进给量，特别是在使用较软的合金时。就当前技术而言，决定整个铣削操作性能的变量是加工进给量。尽管如此，高速加工比传统铣削的效率要高得多。由于铝的机械性能，当主轴转速增加时，材料去除效率会非常高。

采用高速加工技术的铝铣削操作由于其高效的材料提取，对于航空和汽车行业来说是一种非常有利可图的解决方案。首先，必须从车辆原型中去除大量材料，最好使用最少数量的铣削配置。此外，还有许多长而坚固的部分，壁薄且凹陷深。由于这些原因，飞机和弹丸所用的材料大部分是铝合金。

更低的加工温度

已经证明，当切削速度增加时，温度会发生变化。温度最初随着速度的增加而升高，但随着我们继续，它开始急剧下降，直到它最终不再是一个值得关注的领域。更快地切割只会稍微降低温度。这种修改的特点是高速加工。例如，温度随着研磨速度的升高而降低。不会出现局部热处理引起的材料特性变化、金属晶粒零放大以及在切割部位观察到的冷却要求显着降低。反过来，这些产品也有可能变得更加经济实惠且对环境有利。

延长工具寿命

较大的切削速度和预期的刀具磨损增加可能看起来有点不寻常，但很明显，如果在高速加工过程中铝切削刀具去除的材料量为与传统加工相比。由于切削温度较低，刀具材料强度较高，这有助于延长刀具寿命。

当使用高速铣削时，刀具移动速度更快，并且即使使用更高的进给量也能够切削出更细的切屑，因为在此过程中切屑宽度要小得多。此外，加工铝的最大问题之一是它非常脆弱，并且在生产过程中会粘附在仪器的切削刃上。因此，由于刀具效率降低和切削压力增加，刀具寿命缩短。然而，在高速行驶时，这种情况并不会真正发生。只需提取所创建的铝部件，机器本身不会出现任何问题。

保证精确切割

据推测，较高的进给量会导致铝表面光洁度较低，因为刀具的锋利边缘到达更远，同时仍允许刀具旋转并将其切断。这通常会导致更大的切屑、更大的切削强度和更粗糙的表面光洁度。尽管进给量很大，但高速切削铝时，刀具的速度更高。实际上，在生产过程中，切屑比传统铣削中的切屑更薄。此外，切削力的减小会导致振动减少。

加工铝与加工钛有何不同

铝和钛是目前在生产和工程中使用的两种最坚固、最持久的元素。除了坚固耐用之外，两者还可以防止风化、变形和张力问题。然而，两者具有不同的密度，钛较重且密度较小，因此它可能不是理想的选择。当强度重量比成为问题时，铝可能是更好的选择，就像在航空和汽车工业中一样。

At拓发数控加工，我们使用一系列技术来加工钛和铝。根据客户所需的零件类型，数控车削或数控铣削可用于生产任何公差或规格的精密零件。输入原型数据后，数控铣削和车削都是快速的过程。由于材料的成分，使用普通切削工具铣削铝相当简单。由于钛会迅速损坏切割器械并几乎粘在表面上，因此它提出了更大的挑战。

为了在铣削或车削钛合金时确保完美的公差，必须特别注意切削刀具。此外，在选择加工技术时，钛和铝之间的价格差异也是一个经常关注的问题。由于钛更昂贵，因此可以用铝制造原型，并在原型制作完成后用钛加工零件。

选择加工方法和使用的材料时，请考虑铝和钛之间的这些区别特征：

可加工性

材料的加工参数将其与其他金属进行比较，以显示其对加工操作（包括磨削、切割和锤击等）应变的响应程度。所采用的加工技术类型取决于金属的可加工性等级。令人着迷的是，数控车削和铣削是制造钛和铝零件的久经考验的工艺。当需要快速制造部件时，铝是一个不错的选择，因为它既价格实惠，又质量优良。

耐风化和耐腐蚀

可用于比较钛和铝的一项特性是它们的耐腐蚀性。两种材料都具有很强的防腐蚀性能。然而，其中一种比另一种更具弹性，当耐腐蚀性是产品开发的关键因素时，它成为更好的选择。由于钛不活泼，因此具有很强的耐腐蚀性。

它是最具生物相容性的元素，由于其惰性，在医学界有着广泛的应用。这种用途可以在医疗器械的制造中看到，而造船业则极大地受益于在盐水环境中表现良好的钛合金。另一方面，铝合金会形成氧化层，抑制材料与腐蚀性物质发生反应。然而，目前此类合金的腐蚀受到湿度、污染物和化学结构等环境因素的影响。

材料成分

了解材料的化学性质对于尝试区分钛和铝至关重要，因为某些成分可能不是必需的，因为它们对环境敏感，或者它们可能为整个金属提供其他特性。这些品质可能包括紧凑性、耐化学性等。相比之下，已知钛含有的几种元素包括氧、氮、氢、碳、镍和铁。

合金中的其他成分可能有所不同，其中钛是主要元素。另一方面，铝合金还可能包含多种元素，包括硅、锌、镁、铜、铁、钛、铬等等。当然，铝本身构成了材料的大部分。

硬度和耐用性

金属表面耐刮擦、碎裂、变形或磨损的相对量度称为硬度。压头机器或工具可揭示金属的质量以评估其强度。虽然纯铝的布氏硬度比钛硬，但某些铝合金的布氏硬度比钛硬。另一方面，当损坏或变形时，钛的形状会发生很大变化。这个问题是可以解决的，因为钛通过产生能够承受大部分穿透压力的氧化层来形成极其坚硬的表面。如果硬度是该项目的必要先决条件，那么钛是理想的选择。

铝和钛都是固体材料，可以使用相当长的时间而不会出错。如果处理得当，钛金属非常坚固，其框架可以持续数代，而不会出现任何老化或劣化的迹象。此外，钛在承受重载时会感觉有弹性，并提供一定的弹性，有助于在汽车中使用时抑制道路的振动。然而，铝在具有挑战性的运输环境中也展示了其韧性，特别是在需要强度、可靠性和寿命时。

可延展性

在成型方面，铝比钛更具延展性。铝可以利用多种技术轻松成型为最终产品。根据材料的范围和性质，可以利用多种技术来加工铝。当可成形性对于企业的成功至关重要时，铝是理想的材料，尽管钛可成形，但延展性不如铝。

成本效益

相比之下，铝棒比钛棒便宜得多，这表明这两种金属的价格不同。除了直接更昂贵之外，钛的制造成本也更高，因为它比铝处理起来更复杂。另一个挑战是钛加工起来很敏感，并且在抛光、切割和焊接时需要非凡的技能。然而，由于铝比其他材料使用简单且成本更低，因此对于大多数用途而言，铝是更好的选择。

铝合金精密零件CNC加工技巧

软件管理系统能够从概念上解释控制代码或其他指南给出的数据，从而允许切削刀具操作和制造零件，这是CNC加工技能。刀具切削用于将板材转变成半成品等。

CNC加工就是切削。较为实用的制备方法也是铝合金精密加工的典型加工技术。它使用可以在多个方向上进行切削的立铣刀，并可进行螺旋和轮廓切削插补。它借助某些仪器打一些孔。

可进行半精密孔及零件加工；可以使用立铣刀和旋转插补技术加工各种尺寸的孔。当高效铝合金精密零件需要任意尺寸的高精度孔时，可以采用刀具插补。同样的涂层硬质合金立铣刀可用于在各种制造部件中加工高速和高精度的孔，因为在采用高速铣削时每个边缘上的应力非常轻。

机械师必须根据待处理的材料（包括材料的韧性、切削条件、成分、切削深度等）选择要使用的切削速度。通过确定合理的切削速度，机械师将选择加工工艺。为了有效地减少机器退化，还必须考虑几个要求。

CNC加工铝合金的独特优势

铝在众多行业中极为常见，因为它是适应性最强的工业材料之一。是什么让铝成为 CNC 加工的绝佳材料？以下是它的一些最佳功能：

机械加工性。任何 CNC 加工制造商都会强调加工铝是多么简单。由于它相对坚固，因此您可以去除大量材料，同时仍然控制残余应力。使用硬质合金设备和现代冷却系统，可以进行喷砂以获得哑光表面，或进行阳极氧化以获得连续美观的表面，并增加防腐蚀保护以获得漂亮的表面效果。最大的特点是，由于此功能，您的零件成本会降低。它物超所值。

优异的耐腐蚀性。尽管不同等级的耐磨性和耐腐蚀性有所不同，但当您需要时，铝是一种很好的材料解决方案。这种金属及其合金具有完美的氧亲和力，而挥发性较小的成分在暴露于氧气时会产生疏松的氧化物涂层，从而导致钢铁生锈。

另一方面，当铝处于自然环境条件下时，它会形成氧化铝表面钝化层，保护表面并阻止进一步氧化和降解。即使被刮擦，该层甚至可以自我修复，因此该材料可能不需要喷漆或外部涂层，从而节省您的初始生产成本和持续维护成本。对其进行阳极氧化甚至还可以提高该材料固有的耐腐蚀性。

环保。令人鼓舞的是，大约 75% 的铝制品仍在使用中，因为环境可持续性是大多数机器操作员和设计师的主要考虑因素。只要污染物得到控制，铝就可以回收多次，而无需消耗与生产铝一样多的能源。

有吸引力。通过机加工铝可以实现极好的表面光洁度，尽管它本身就具有耐腐蚀性，但您可以对其进行阳极氧化处理以获得各种颜色，以获得额外的美观品质。这种表面处理方法可以提高材料的耐用性和耐腐蚀性，同时还可以轻松添加颜色。通过使用化学品和电化学过程，钝化氧化层的宽度增加。由于氧化铝是一种坚固的复合材料，因此该涂层非常耐用。