突变．筋板交叉处附近 ，刀具实际轴 向切深增大( 图 2 中刀具名义轴 向切深为 10 mm，而铝合金中空结构件

　　对于铝合金型材和特殊结构件，切削加工中容易发生刀具不规则磨损、刀具粘结失效★★★、加工表面毛刺和挤

　　材料进行重负荷切削加工．这些结构件的共同特点是刚性较差★，重负荷切削时的特点是切削振动大、切

　　( 山高)硬质合金涂层 ( (Ti，A1) N—TiN)刀片等刀具 ，各种刀具的几何参数及切削条件汇总如表 3 所示

　　质量．对于由薄壁、超薄腹板以及微型孔槽等构成的复杂弱刚度结构件 ★★，切削力是工件加工变形 的最显

　　具磨损对切削力有显著影响 ★，实际加工时刀具磨钝标准应在 VB0．5 —0．6 范围内选择．

　　速是影响切削力的最显著因素，使用冷风气动喷雾射流冲击冷却方式★★★、较大的刀具螺旋角、较多的刀具齿数和后波

　　本文 以高速列车 6N01 铝合金大型薄壁 中空结构件为研究对象 ，研 究各种材料刀具重负荷强力铣

　　铣削加工切削力及其影响因素进行研究．结果表明：在筋板交叉处切削力有剧烈波动★★★，其值为切削单层铝合金时的

　　试验刀具包括 WALTER(瓦尔特 )整体粉末冶金高速钢★★、LMT (蓝帜) 整体粉末冶金高速钢、SECO F40

　　射流冲击冷却可显著降低切削力 ★，较大的刀具螺旋角、较多的刀具齿数和后波刃亦可有效降低切削力．刀

　　射流冲击冷却．如图 2 所示 ，刀具从左至右铣削铝合金薄壁 中空结构件时 ★★★，切削力信号随工件结构的变化

　　胡家国，杨志刚 ，李迎．高速铣削铝合金切削力研 究[ J] ．工具技术 ，2003 ，37 ( 11) ：33 —36．

　　100 kHz．由图 1 可知 ，当刀具沿图中 】，负方 向进给切削时★★★，刀具交替切削铝合金筋板交叉和单层铝合金

　　化 ) ，从而切削力在此段有突变增加．2 ) 切削冲击和切削振动作用 的结果．当刀具一开始切削到中空结构

　　料等典型结构处 ，所以一次切削行程采集的切削力信号就包含 了在此切削条件下各种典型结构 的切削

　　而变化 ★★★，当刀具切削至筋板 (厚度为 2 mm)交叉处附近一段材料时( 图 2 中 c 、D、

　　影响因素．目前 ，铝合金切削力的研究仅限于切削力的测量和简单分析 ★，对复杂薄壁结构重负荷强力切

　　1) 重负荷强力铣削铝合金薄壁 中空结构件时切削力随工件材料结构的变化而变化 ★★★，在筋板交叉处切

　　a = 20 mm，径 向切宽 0 =20 mm．为获得各切削参数对切削力 的影响 ，选择蓝帜非波刃刀具进行切削力经

　　相对于钛合金、高强度钢★★、高温合金等难加工材料，铝合金传统上一般被归类于易切削加工材料．然而

　　8—1O倍★；在较宽的切削用量组合范围内，刀具工件系统易发生自激振动★；刀具易发生刀尖崩刃和涂层剥落．机床转

　　皆容易发生 自激振动现状．数值 巨大且幅值剧烈波动的切削力使刀具容易发生刀尖崩刃和涂层剥落．

　　较多★★，而对该材料在中低速下的重负荷和强力切削加工方面的研究则十分缺乏．对于在特殊场合应用的

　　些铝合金结构件，由于生产节拍或生产率的需要，往往需要采用满刀宽、大切深★★★、高进给的用量组合来对

　　关于铝合金切削加工的研究一直以高速★★★、超高速为研究热点和方向★，所采用的机床转速一般都在

　　为5～20mm、径向切宽u为5～20mm的切削用量范围内对铝合金薄壁中空结构件重负荷

　　表层的铝合金薄壁厚度为 3 mm，刀具切削筋板交叉处附近一段材料时轴 向切深在 6．5 ～10 mm范围内变

　　削力有剧烈波动 ★★★，其值为切削单层铝合金时的 8— 10 倍．在较宽的切削用量组合范围内★★★，刀具 一工件系统

　　定着切削热的产生、分布★★，并影响刀具磨损、使用寿命，进而影响零件被加工表面的加工精度和已加工表

　　如无特殊说明 ，试验所用切削用量为机床转速 凡=5 000 r／inin，进给速度

　　王金凤．薄壁铝合金件 的高速切削工艺研究 [ J] ．制造技术与机床 ，2006( 10) ：21—23．

　　而为该结构件实际生产切削加工中的刀具 、夹具和装夹方式、走刀策略★、工艺参数等选择提供依据 ，以大

　　该结构件时的切削力 以及冷却方式★★、刀刃形状 、刀具几何参数、切削参数 、刀具磨损等对切削力 的影响 ，

　　时的切削力变化规律 、影响切削力的主要因素以及切削力对切削过程的影响等方 面的研究十分缺乏．对

　　李亮★★★，何宁 ★，何磊 ，等．高速铣削铝合金 时切削力和表面质量影响因素的试验研究 [ J] ．工具技术 ，2002，36( 12 ) ★：16 —19．

　　万熠★★，艾兴 ★★，刘战强 ，等．高速铣削航空铝合金 7050 一T7451 时刀具 的磨损破损 [J ] ．机械工程学报 ★★，2007 ，43(4) ：103 —108．

　　邵子东 ★，孙杰 ，贾秀杰 ，等 ．立铣刀高速加工铝合金铣削力试验研究[ J] ．组合机床 与 自动化加工技术 ，2007( 8) ★：71 —74．

　　心上进行 ★★★，切削力的测量在 Kistler 9257B 压电式三 向测力

　　2) 机床转速是影响切削力的显著因素 ，径 向切宽和轴向切深次之 ★，进给量的影响最小．冷风气动喷雾

　　夏亮亮 ，袁军堂 ，汪振华 ，等．基于 DEFORM一3D 的铝合金铣削力仿真与试 验研究 [ J] ．机械设计 与制造 ，2013 ( 4) ：85 —87．

　　铝合金材料硬度低、粘性大★★★、化学活性较强、塑性变形大，在实际生产加工中出现的问题也比较多★，特别是

　　剧烈 ，一般为切削单层铝合金材料时( ( 图 2 中A、 段 ) 的 8一l 0 倍．造成这种现象的原因：1) 轴 向切深 的

　　(1．南车南京浦镇车辆有限公司，江苏南京210031★★；2．南京工程学院机械工程学院，江苏南京211167)

　　工件材料为 6N01 一T5 铝合金薄壁中空结构件 ( 图 1) ★★，其成分和机械性能见表 1 和表 2

　　合金特殊结构件重负荷强力切削时的材料去除、加工变形 、刀具磨损 、切削力★、切削温度等方面的研究和

　　要：使用粉末冶金高速钢和硬质合金刀具★★，在机床转速n为3000—8000r／min、进给速度，为300—3200