高溫合金高速銑削刀具選擇

　　刀具結(jié)構(gòu)及材料的選擇在高溫合金的加工中十分重要。

　　刀片材料要求具有很高的抗氧化性、紅硬性、耐磨性;選擇純W-Go合金，如株洲鉆石切削刀具股份有限公司的YD101(YT類硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度及導(dǎo)熱性較純W-Go合金差，同時(shí)為了避免硬質(zhì)合金材料中Ti與高溫合金材料中Ti相互擴(kuò)散)，YBG102涂層厚度很薄，僅0.002～0.004mm，抗粘結(jié)能力強(qiáng)，適合高溫合金材料的高效率加工。

　　另外，由切削實(shí)驗(yàn)可以看到，用同一種槽型的刀片加工鎳基高溫合金比加工45﹟鋼的切削力要大得多。同時(shí)，我們還可以看到，加工鎳基高溫合金時(shí)，采用不同的刀片槽型可以獲得不同的切削力。

DNEG150608-NF /YBG102

　　刀片槽型在整個(gè)切削過(guò)程中極為重要，涉及到斷屑、導(dǎo)屑、排屑的順暢，還涉及到有效克服加工硬化，盡可能減小切削阻力，以及有意識(shí)地控制各類磨損的擴(kuò)大，延長(zhǎng)刀具壽命，提高工件表面質(zhì)量，和提高切削速度等。因此，要求加工高溫合金的刀片槽型具有堅(jiān)固而鋒利的刀片刀尖、光滑的前刀面，在精加工產(chǎn)品中還須有合理的刃傾角;還需選擇合理的機(jī)體材質(zhì)與涂層，還有合理的表面處理與刃口處理。

　　配套設(shè)施應(yīng)選擇功率大、剛性好的機(jī)床，使用冷卻效果好的切削液，推薦選用極壓切削液，不含硫。

　　在金屬切削過(guò)程中，選擇很高的切削速度，并不一定是提高加工效率的唯一方法。尤其的高溫合金的切削時(shí)，過(guò)于靠提高切削速度，來(lái)提高加工效率，顯然是不現(xiàn)實(shí)的，它既會(huì)大大增加刀具消耗成本，同時(shí)甚至根本無(wú)法完成加工程序。此時(shí)不要忽視在中等切削速度下加大進(jìn)給量的加工方案，這是由大量切削實(shí)踐得出的結(jié)論。

　　高溫合金在很寬的切削速度范圍均形成鋸齒狀切屑，隨切削速度的提高，鋸齒化程度增高，直至形成分離的單元切屑。

V=35m/min,f=0.15下的切屑V=60m/min,f=0.15下的切屑　 V=80m/min,f=0.15下的切屑

V=120m/min,f=0.15下的切屑　V=180m/min,f=0.15下的切屑　V=250m/min,f=0.15下的切屑

　　由于高速切削時(shí)切屑狀態(tài)的單元化，難加工材料Ni基高溫合金的加工完全有可能在現(xiàn)有切削速度下實(shí)現(xiàn)高速化。難加工材料的切削條件歷來(lái)都設(shè)定得比較低，隨著刀具性能的提高，高速高精度CNC機(jī)床的出現(xiàn)，以及高速切削方式的引進(jìn)等，目前，難加工材料的切削已進(jìn)入高速加工、刀具長(zhǎng)壽命化的時(shí)期�，F(xiàn)在，采用小切深以減輕刀具切削刃負(fù)荷，從而可提高切削速度和進(jìn)給速度的加工方式，已成為切削難加工材料的最佳方式。當(dāng)然，選擇適應(yīng)難加工材料特有性能的刀具材料和刀具幾何形狀也極為重要，而且應(yīng)力求刀具切削軌跡的最佳化。

　　在進(jìn)一步的切削實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)在同一切削速度(v=80m/min)不同進(jìn)給量下的切屑狀況：

f=0.15mm/r 　f=0.25mm/r f=0.4mm/r

　　可見(jiàn)，在同一切削速度下，隨著進(jìn)給量的增大，切屑形成分離的單元切屑的趨勢(shì)越明顯。

　　那么，在何種切削速度下，切削加工能達(dá)到最佳效率，且刀具的成本能降到最低?我們?cè)倏丛诓煌�切削速度下的刀具磨損狀況：

　　實(shí)驗(yàn)材料：國(guó)產(chǎn)高合4133，切削性能更低于進(jìn)口材料incon718。

　　80m/min切削速度下加工時(shí)間6min,刀片前后刀面的磨損狀態(tài)

　　120m/min切削速度下加工時(shí)間1′25″，刀片前后刀面的磨損狀態(tài)

　　由大量的切削實(shí)驗(yàn)得知，在高溫合金的車削加工中，當(dāng)切削速度達(dá)到80-100m/min時(shí)，YBG102涂層刀片的性能完全能滿足加工要求，并使刀具壽命及工件狀態(tài)達(dá)到最佳。當(dāng)切削速度大于120m/min時(shí)，由于刀具磨損過(guò)快，已經(jīng)失去了加工的意義。

　　要提高生產(chǎn)效率，就必須提高切除率。由切削原理可知，金屬切削中的切除率與切削速度﹑進(jìn)給量和切削深度有著密切的關(guān)系。

　　切除率 V=1000*ap*fn*v (mm3/min)

　　可見(jiàn)切除率與切削速度﹑進(jìn)給量和切削深度存在著簡(jiǎn)單的線性遞增關(guān)系，但簡(jiǎn)單的追求高的切除率，在實(shí)際加工應(yīng)用中是不成立的，因?yàn)樵谀壳暗牡毒邨l件下，是不能采用過(guò)高的切削速度﹑進(jìn)給量和切削深度的。因此，實(shí)際意義上的高效加工必須是高的切除率和高的切除量的最佳結(jié)合。

　　切除量 Q=1000*ap*fn*v*T (mm3)=V*T (mm3)

　　T—加工時(shí)間，即刀具壽命。

　　實(shí)驗(yàn)表明切除率與切除量之間，存在如下的涵數(shù)關(guān)系：

　　大量的切削實(shí)驗(yàn)表明，國(guó)產(chǎn)YBG102在高溫合金的的車削加工時(shí)，最大切除量為40000-45000mm3/刃,由此可以根據(jù)實(shí)際加工的需要，依照以上關(guān)系，合理安排切削速度﹑進(jìn)給量和切削深度。其中進(jìn)給量取值在0.1-0.4mm/r，切削速度可達(dá)80-100m/min。