分析镁合金壳体数控加工的工艺技巧

　　（1）工艺分析

　　加工的对象是笔记本电脑外壳，材料为镁合金ME20。该零件结构复杂，尺寸精度要求高，因此采用镁合金板材整体数铣加工的方式成形。镁合金加工在刀具选择、切削参数选择、切削方案选择、切削液选择和防腐蚀措施、切屑处理等方面都与传统铝合金加工有很大区别。

　　（ 2）刀具选择

　　镁合金导热性好， 材料软， 切削力小， 所以加工过程中的散热速度很快，粘刀量少，因此刀具寿命可以很长。但是，用于镁合金加工的刀具要求保持刃口锋利，因为刃口磨损较大的刀具会增加切削过程中的摩擦力，从而导致切削温度大幅升高，引起镁屑的闪燃甚至燃烧，造成切削过程中的不安全因素增加。因此，镁合金加工一般要求选用新的硬质合金刀具，不能混用加工过其他材料的旧刀具。

　　一般加工钢和铝的刀具设计原理也适用于加工镁合金的刀具。由于镁合金的切削抗力低， 而且热容量也相当低，用于镁合金加工的铣刀的刀齿数目相对于其他金属要多。减少刀齿数目可以增加容屑空间和进刀量，从而可以减少摩擦发热和增大容屑间隙，降低碎屑的扭曲变形，减小功率消耗和发热。笔者所在的公司在加工镁合金时，一般优先使用三刃硬质合金立铣刀。

　　在特殊情况下，如三刃刀具刃长不足，直径规格不适合等，也可使用四刃硬质合金立铣刀。

　　（3）切削液选择

　　镁合金材质软，易切削，无论使用高速低速，用或不用切削液，都可以达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，废屑易收集和储运。因此在许多参考文献中，都推荐采用干式加工。

　　但是，干式加工在使用高速和形成细屑时，存在着火的风险。这就要求数控操作者必须随时观察加工情况，万一失火时，可以立即扑灭，但该种方式依然存在不可估量的风险。这就限制了操作者无法做到一人多机的工作模式，从整体加工成本和效率上看，并不划算。

　　此外，镁合金遇热易膨胀。根据资料显示，镁合金在20～200℃温度范围内的线膨胀系数为26.6～27.4μm/（m·℃）（与合金成分有关）。以长度尺寸200mm为例，如果加工过程中，温度升高10℃，产生的加工误差就在0 . 0 5 3 2 ～0.054 8mm。可见，如果采用干式切削，没有切削液降温，镁合金零件会因温度会迅速升高而膨胀，从而影响加工精度。该笔记本外壳对尺寸精度要求较高，这样的温度影响，无法忽视。

　　基于以上两点考虑，该镁合金数控加工中， 采用使用切削液的“湿式”加工。为此我们专门引进了嘉实多MG型镁合金切削液（见图２）。

　　（ 4）切削参数选择

　　数控铣的切削参数包括主轴转速、进给速度、刀具切深和刀具切宽。

　　我们选择的是一台国产机床进行镁合金加工，该机床理论高转速能达8000r/min，最大进给15m/min，加工精度0.01mm。使用该机床长时间保持最高转速，对机床不利。过快的进给速度，对于单件小批量生产，并不能节约太多的时间，反而极大地增加了质量风险和设备故障概率。因此我们采用大切深、小进给的方式确定我们的切削参数。

　　根据本公司多年数控加工经验，硬质合金立铣刀在加工不同材料时，切削参数中的转速和进给发生变化，但切深和切宽一般变化不大：粗加工时，推荐切宽为50%～100%D（D为刀具直径），推荐切深为0.3～0.5D。精加工时，推荐切宽为0.1～0.5mm，切深0.5～1D。

　　在加工策略编制上，镁合金材料加工与常见的铝合金材料并无太大不同，只是在精加工余量时，选择不小于0.2mm的余量，以免生成过于细小的切屑，从而避免加工闪燃。

　　镁合金材质软，易切削，只是过高的转速和进给容易造成较大的切削热，从而引起闪燃。因此，本公司在综合考虑效率和安全性的因素上，比较保守地采用铝合金切削中转速和进给的1.5～2倍。以本次加工的笔记本电脑外壳为例，部分加工参数如附表所示。

　　（5）镁合金数控加工中防腐蚀措施

　　通常大家认为镁合金化学性质活泼，易腐蚀，特别是采用“湿式”加工后，沾染切削液的镁合金零件更易腐蚀。事实上，根据本单位的加工经验，镁合金在较短的加工周期内，如果采用有效的防腐蚀措施，不会产生影响结构强度或表面粗糙度的严重腐蚀。

　　我们通过以下措施来缓解镁合金腐蚀。①镁合金数控加工过程必须连续作业， 不能将沾满切削液的零件长时间放置在工作台上，更不能过夜。②完成加工的镁合金零件在清水中涤荡几下，充分稀释切屑液残留。③洗净后的镁合金零件应用高压气枪迅速吹干，然后用干净棉纱布擦干（见图３）。④完成加工的零件可短时间放置于泡沫箱内，禁止接触其他金属。⑤零件长时间放置或交付周转时，放到干燥的塑料袋内，袋口折叠，保证袋内空气相对不流通。

　　事实上，以上方式虽然简单易行， 但并不能完全杜绝镁合金腐蚀。即便零件表面发暗或产生少量黑斑， 可以通过喷干沙的方式去除。界定镁合金表面的腐蚀程度是否可以接受，需要与镁合金表面处理环节的技术人员充分沟通，制定相应的标注和规范。