鋁合金cnc加工(如銑削(xuē)、鑽孔、鏜削等)中(zhōng),毛刺和熱損傷是常見問題,不僅影(yǐng)響零(líng)件精度和外觀,還(hái)可能導致裝配幹涉或安全隱患。需從刀具選擇、參數優化、冷卻潤(rùn)滑、工藝設計等多方麵綜合控製,具(jù)體措施如下:

一、優化刀具選擇:減少毛刺產生的根源
刀(dāo)具材質與塗層
材質:優先選用硬質合金刀具(如 WC-Co 合金),其硬度高(HRC 90 以上)、耐磨性好,適合鋁合金高速切削(避免高(gāo)速鋼刀具因耐(nài)磨性不(bú)足導致刃口鈍(dùn)化產生毛刺)。
塗層:選擇AlTiN(氮(dàn)鋁鈦)或金剛石(shí)塗層(PCD),前者耐高溫(≤800℃)、減(jiǎn)少摩擦,後者硬度極高(HV 8000-10000)、摩擦(cā)係數低(0.05-0.1),能有效抑製毛刺和積屑瘤(積屑瘤脫落易形成毛刺)。
刀具幾何參數設計
前角與後角:鋁合金(jīn)塑性好,需較大前(qián)角(10°-15°)減少切(qiē)削阻力,後角 5°-10° 避免刀具(jù)後刀麵與工件摩擦產生毛刺;
刃口處理:刃口進行微倒(dǎo)角(0.02-0.05mm) 或鈍化處理(避(bì)免鋒利刃口(kǒu)崩裂導致毛刺),但倒角(jiǎo)過大易擠壓材料產生毛刺,需精準控製;
齒數與螺旋角(jiǎo):銑刀選擇3-4 齒(齒數過多易排屑(xiè)不暢),螺旋角 30°-45°(平衡切削力與排屑效率),端銑刀需保證刀刃鋒利且對稱(避免單邊受力產生毛刺)。
二、優化切削參數:控製熱損傷(shāng)與毛刺形成(chéng)
切削速度(Vc)
鋁合金導熱性好(約 100-230W/(m・K)),需采用高速切(qiē)削(銑(xǐ)削速度(dù) 1000-3000m/min,鑽孔速度 500-1500m/min),減少刀具與工件接觸時間,降低熱量積(jī)聚(jù)(低速(sù)切削易導致摩擦生熱增加(jiā),加劇熱(rè)損傷)。
示例(lì):Φ10mm 硬質合金(jīn)立銑刀加工 6061 鋁合金,切削速度推薦 1500-2000m/min(轉速≈48000-64000r/min)。
進給量(f)
進給(gěi)量需匹配切削速度(dù):銑削進給量 0.1-0.2mm / 齒(總進給速度 = 齒數 × 轉速 × 每(měi)齒進給量),進給量過小易導致刀具與工件 “摩擦” 而非 “切削”,產生更多熱量和毛刺;進給量(liàng)過大則切削力增加,可能導(dǎo)致材料撕裂產生毛刺。
鑽孔時進給量 0.1-0.3mm/r,避免(miǎn)進給(gěi)過快導致孔口撕裂(尤其通孔出口處(chù))。
切削深度(ap/ae)
粗加工(gōng)時切削深度可大(ap=1-5mm,根據刀具直徑),但需保證刀(dāo)具剛性;精加工時切削深度小(xiǎo)(ap=0.1-0.5mm),減少切削力和熱量(liàng),降低毛刺風險。
側麵銑削時(shí),避免 “全刀(dāo)寬切削”(ae = 刀具直徑),留 10%-20% 餘量(如 Φ10mm 刀具,ae=8-9mm),減少刀具刃口(kǒu)全負荷接觸(chù)導致的毛刺。
三、強化冷卻潤滑:抑製熱損傷與(yǔ)積屑瘤(liú)
冷卻方式選擇
高壓冷卻係統(tǒng):采用內(nèi)冷刀具 + 高壓冷卻(壓力 10-30bar),冷卻液直接噴射至切削區(刀刃與工件接(jiē)觸(chù)點),及時帶走熱量(冷卻效率比外冷高 30% 以上),避免工(gōng)件局部過熱(溫度>200℃時鋁合金易軟化變形,產生粘刀和熱損傷)。
噴霧冷卻:對高(gāo)速切削(如主軸轉速>20000r/min),采用油(yóu)霧冷卻(壓縮空氣(qì) + 微量切削油),減少冷卻液阻力的同時增強潤滑,適合(hé)深腔或狹(xiá)小區域加工。
切削液類型
優先選用專用鋁合金切削液(水基乳化液或半(bàn)合成液,含極壓添加劑和防鏽劑),pH 值控製在 8.0-9.0(避免(miǎn)酸性(xìng)切削液腐蝕鋁合金),濃度 5%-8%(濃度過低潤(rùn)滑不足,過(guò)高易產生泡沫影響冷卻)。
禁止使用含氯、硫的(de)切(qiē)削液(會導致鋁合金表麵腐蝕變色,形成 “黑斑” 熱損傷)。
四、工藝設計(jì)與操作規範:從流程上(shàng)減少(shǎo)缺陷
優化加工順序
先粗後精,先(xiān)內後外:粗加工去除大部分餘量(快速(sù)排(pái)屑,減少熱量累積),精加工采用小餘量、高轉速,保(bǎo)證(zhèng)表麵質量;先加工內孔、型(xíng)腔(qiāng),再加工外輪廓(避免外部(bù)毛刺影響內部尺寸)。
針對毛(máo)刺敏感區域的特殊處理:
孔口、邊緣加工時,最後一刀采用逆銑(從外往裏(lǐ)銑),利用逆銑的 “切削力向上” 特性減少邊緣塌陷(xiàn)毛刺;
通孔(kǒng)加工時,在出口端預(yù)留工藝台(厚度 0.5-1mm),加工完成後去除(避免鑽頭(tóu)穿通瞬間的 “撕(sī)裂毛刺”)。
刀具磨損監控與更換(huàn)
定期檢(jiǎn)查刀具(jù)刃(rèn)口(每加工(gōng) 50-100 件(jiàn)),發現刃口鈍化、崩刃或積屑(xiè)瘤時立即更換(鈍化的刀具會擠壓材料而非切削,必然產生毛刺);
采用刀具壽命管理係(xì)統(CNC 設備自帶功能),設定合理(lǐ)使用壽命(如(rú)硬質合金刀(dāo)具(jù)加(jiā)工鋁(lǚ)合金壽命約 1000-2000 件),到期自動提醒更換。
裝夾與定位優化
工件(jiàn)裝夾需牢固(避免振動導致切削不穩產生毛刺),用軟爪(zhǎo)(聚氨(ān)酯或銅製) 或真空吸(xī)盤(針對薄板),避免硬爪夾傷工件(jiàn)表(biǎo)麵(miàn)(夾傷區域(yù)易在切削時(shí)產生應力集中,導致毛刺);
定位基準麵需平整(平麵度≤0.01mm),確保切削力均勻,減少因工件歪斜(xié)導致的單邊毛刺。
五、後處理:去除殘留(liú)毛刺
輕微毛刺:用尼(ní)龍輪(800-1200 目) 或超聲波清洗(配合專用去毛刺液)去除,避免鋼絲刷(shuā)(會劃傷表麵);
複雜結(jié)構毛刺:用電化(huà)學(xué)去毛刺(cì)(針對小孔、死角)或高壓水射流去毛刺(壓力 50-100MPa),高效且不損傷工件精度。