分析鎂合金殼體數控加工的工藝技巧

　�。�1）工藝分析

　　加工的對象是筆記本電腦外殼，材料為鎂合金ME20。該零件結構復雜，尺寸精度要求高，因此采用鎂合金板材整體數銑加工的方式成形。鎂合金加工在刀具選擇、切削參數選擇、切削方案選擇、切削液選擇和防腐蝕措施、切屑處理等方面都與傳統(tǒng)鋁合金加工有很大區(qū)別。

　�。� 2）刀具選擇

　　鎂合金導熱性好， 材料軟， 切削力小， 所以加工過程中的散熱速度很快，粘刀量少，因此刀具壽命可以很長。但是，用于鎂合金加工的刀具要求保持刃口鋒利，因為刃口磨損較大的刀具會增加切削過程中的摩擦力，從而導致切削溫度大幅升高，引起鎂屑的閃燃甚至燃燒，造成切削過程中的不安全因素增加。因此，鎂合金加工一般要求選用新的硬質合金刀具，不能混用加工過其他材料的舊刀具。

　　一般加工鋼和鋁的刀具設計原理也適用于加工鎂合金的刀具。由于鎂合金的切削抗力低， 而且熱容量也相當低，用于鎂合金加工的銑刀的刀齒數目相對于其他金屬要多。減少刀齒數目可以增加容屑空間和進刀量，從而可以減少摩擦發(fā)熱和增大容屑間隙，降低碎屑的扭曲變形，減小功率消耗和發(fā)熱。筆者所在的公司在加工鎂合金時，一般優(yōu)先使用三刃硬質合金立銑刀。

　　在特殊情況下，如三刃刀具刃長不足，直徑規(guī)格不適合等，也可使用四刃硬質合金立銑刀。

　�。�3）切削液選擇

　　鎂合金材質軟，易切削，無論使用高速低速，用或不用切削液，都可以達到非常光平滑的加工表面。不使用切削液的干式加工，可以降低加工成本，廢屑易收集和儲運。因此在許多參考文獻中，都推薦采用干式加工。

　　但是，干式加工在使用高速和形成細屑時，存在著火的風險。這就要求數控操作者必須隨時觀察加工情況，萬一失火時，可以立即撲滅，但該種方式依然存在不可估量的風險。這就限制了操作者無法做到一人多機的工作模式，從整體加工成本和效率上看，并不劃算。

　　此外，鎂合金遇熱易膨脹。根據資料顯示，鎂合金在20～200℃溫度范圍內的線膨脹系數為26.6～27.4μm/（m·℃）（與合金成分有關）。以長度尺寸200mm為例，如果加工過程中，溫度升高10℃，產生的加工誤差就在0 . 0 5 3 2 ～0.054 8mm�？梢姡�如果采用干式切削，沒有切削液降溫，鎂合金零件會因溫度會迅速升高而膨脹，從而影響加工精度。該筆記本外殼對尺寸精度要求較高，這樣的溫度影響，無法忽視。

　　基于以上兩點考慮，該鎂合金數控加工中， 采用使用切削液的“濕式”加工。為此我們專門引進了嘉實多MG型鎂合金切削液（見圖２）。

　�。� 4）切削參數選擇

　　數控銑的切削參數包括主軸轉速、進給速度、刀具切深和刀具切寬。

　　我們選擇的是一臺國產機床進行鎂合金加工，該機床理論高轉速能達8000r/min，最大進給15m/min，加工精度0.01mm。使用該機床長時間保持最高轉速，對機床不利。過快的進給速度，對于單件小批量生產，并不能節(jié)約太多的時間，反而極大地增加了質量風險和設備故障概率。因此我們采用大切深、小進給的方式確定我們的切削參數。

　　根據本公司多年數控加工經驗，硬質合金立銑刀在加工不同材料時，切削參數中的轉速和進給發(fā)生變化，但切深和切寬一般變化不大：粗加工時，推薦切寬為50%～100%D（D為刀具直徑），推薦切深為0.3～0.5D。精加工時，推薦切寬為0.1～0.5mm，切深0.5～1D。

　　在加工策略編制上，鎂合金材料加工與常見的鋁合金材料并無太大不同，只是在精加工余量時，選擇不小于0.2mm的余量，以免生成過于細小的切屑，從而避免加工閃燃。

　　鎂合金材質軟，易切削，只是過高的轉速和進給容易造成較大的切削熱，從而引起閃燃。因此，本公司在綜合考慮效率和安全性的因素上，比較保守地采用鋁合金切削中轉速和進給的1.5～2倍。以本次加工的筆記本電腦外殼為例，部分加工參數如附表所示。

　�。�5）鎂合金數控加工中防腐蝕措施

　　通常大家認為鎂合金化學性質活潑，易腐蝕，特別是采用“濕式”加工后，沾染切削液的鎂合金零件更易腐蝕。事實上，根據本單位的加工經驗，鎂合金在較短的加工周期內，如果采用有效的防腐蝕措施，不會產生影響結構強度或表面粗糙度的嚴重腐蝕。

　　我們通過以下措施來緩解鎂合金腐蝕。①鎂合金數控加工過程必須連續(xù)作業(yè)， 不能將沾滿切削液的零件長時間放置在工作臺上，更不能過夜。②完成加工的鎂合金零件在清水中滌蕩幾下，充分稀釋切屑液殘留。③洗凈后的鎂合金零件應用高壓氣槍迅速吹干，然后用干凈棉紗布擦干（見圖３）。④完成加工的零件可短時間放置于泡沫箱內，禁止接觸其他金屬。⑤零件長時間放置或交付周轉時，放到干燥的塑料袋內，袋口折疊，保證袋內空氣相對不流通。

　　事實上，以上方式雖然簡單易行， 但并不能完全杜絕鎂合金腐蝕。即便零件表面發(fā)暗或產生少量黑斑， 可以通過噴干沙的方式去除。界定鎂合金表面的腐蝕程度是否可以接受，需要與鎂合金表面處理環(huán)節(jié)的技術人員充分溝通，制定相應的標注和規(guī)范。