1引言

我公司為美國GE公司轉(zhuǎn)包加工發(fā)動機部件——中介機匣,工件材料為高含鎳量的鎳基高溫合金,屬于典型的難加工材料(相對加工性僅為0.07)乏乔；工件形狀十分復雜,中間有許多“島區(qū)”,單邊加工余量最大可達30mm以上,最小也超過20mm,加工難度很大丝板。目前我廠采用硬質(zhì)合金刀具進行銑削加工,但刀具磨損、破損嚴重,加工效率很低,造成刀具費用居高不下蜂镇。為了提高加工效率吓篙、降低生產(chǎn)成本,我們嘗試采用陶瓷刀具替代硬質(zhì)合金刀具進行鎳基高溫合金的粗銑加工。為此,對陶瓷刀片的切削加工性能進行了試驗研究给酥。

表1安裝邊切削試驗結(jié)果

刀片材料 轉(zhuǎn)速n
(r/min) 進給率f
(mm/min) 切深ap
(mm) 切削時間
(s) 刀片磨
損情況 TiN金屬陶瓷 4000 750 2 30 崩齒嚴重 TiN金屬陶瓷 3500 716 2 32 崩齒 TiN金屬陶瓷 2000 400 1 40 崩齒嚴重 Si₃N₄
賽阿龍?zhí)沾?4000 800 2 40 崩齒嚴重 Si₃N₄
賽阿龍?zhí)沾?1500 225 2 45 崩齒嚴重 Si₃N₄
賽阿龍?zhí)沾?1100 160 1 38 崩齒嚴重 Si₃N₄
賽阿龍?zhí)沾?800 70 0.5 35 大面積層剝

2試驗內(nèi)容與條件

切削試驗內(nèi)容

·加工安裝邊的切削試驗深怕。

·中介機匣的圓臺切削試驗(確定加工參數(shù))。

·中介機匣的開槽切削試驗(優(yōu)化加工程序)泵肄。

切削試驗條件

·試驗用設備:德國德馬機床捆交。

·試驗用刀具:分別采用TiN晶須增韌金屬陶瓷和Si₃N₄賽阿龍?zhí)沾蓛煞N陶瓷刀片和日本強力夾緊刀柄；銑刀盤直徑:d=31.75mm,圓刀片的前角和后角均為11°腐巢。

·切削方式:三齒端面干銑削,強風吹屑品追。

3試驗結(jié)果與分析

·加工安裝邊的切削試驗

本試驗的目的是確定陶瓷刀片的切削性能。由于中介機匣使用的進口材料價格昂貴,為節(jié)約成本,利用報廢的安裝邊進行切削試驗系忙。安裝邊材料為No.263,也屬鎳基高溫合金,含鎳量與Inconel718相近,但硬度要低很多(22～25HRC)诵盼。分別采用TiN晶須增韌金屬陶瓷刀片和Si₃N₄賽阿龍?zhí)沾傻镀瑢Π惭b邊進行切削試驗,試驗結(jié)果如表1所示。

圖1大面積層剝報廢的刀片

由表1試驗結(jié)果可見,雖然切削參數(shù)并不高,且切削時間很短,但陶瓷刀片的損壞卻非常嚴重,出現(xiàn)了大面積層剝(見圖1上部),這表明陶瓷刀片并不適合加工安裝邊银还。由于No.263材料的硬度較軟(22～25HRC),用陶瓷刀片切削時易發(fā)生粘結(jié)磨損,在一定的溫度和壓力條件下,刀具與切屑及工件加工表面接觸處的分子和原子引力大到足以使彼此粘結(jié)在一起,隨著工件和切屑的運動,粘結(jié)界面發(fā)生塑性流動與剪斷,有時會將刀具材料粘結(jié)到工件上,造成刀具磨損风宁。此外,由于采用簡易編程,走刀路線不符合零件形狀,造成斷續(xù)切削,使刀片發(fā)生崩刃和大面積剝落(見圖1下部)。

·中介機匣的圓臺切削試驗

本試驗的目的是確定用陶瓷刀片加工中介機匣的切削參數(shù)。中介機匣的材料為Inconel718(含鎳量約51%,硬度32～55HRC)戒财。分別采用TiN晶須增韌金屬陶瓷刀片和Si3N4賽阿龍?zhí)沾傻镀?07機匣上進行圓臺切削試驗,試驗結(jié)果如表2所示热监。

表2中介機匣切削試驗結(jié)果

刀片材料 轉(zhuǎn)速n
(r/min) 進給率f
(mm/min) 切深ap
(mm) 切削角
(°) 切削時間
(s) 刀片磨
損情況 TiN金屬陶瓷 3500 716 2 30 70 崩齒嚴重 Si₃N₄賽阿龍
陶瓷 4000 1540 2 30 80 刀片半層
剝落 Si₃N₄賽阿龍
陶瓷 6000 1540 2 30 90 側(cè)刃有崩齒
(未在零件
中),刀片半
層剝落 Si₃N₄賽阿龍
陶瓷 7500 1900 2 30 110 刀片半層
剝落 Si₃N₄賽阿龍
陶瓷 7500 1800 2 0 138 崩齒嚴重 Si₃N₄賽阿龍
陶瓷 7500 2000 3 0 180 磨損不大 Si₃N₄賽阿龍
陶瓷 7500 2000 3 0 190 磨損不大
(刀片轉(zhuǎn)新
面加工) Si₃N₄賽阿龍
陶瓷 7500 2000 3 0 190 磨損不大
(刀片轉(zhuǎn)新
面加工)

null

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