在金屬加工中缨该，有些材料特別難以切削。例如，ISO-S材料組中的兩個(gè)子類鈦合金和高溫合金旷偿，就是難切削材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)爆侣，在相同切削條件下萍程，這兩材料的切削機(jī)理是完全不同的。位于圖賓根的刀具專家瓦爾特公司通過(guò)優(yōu)化斷屑槽形兔仰，擴(kuò)展了車削可轉(zhuǎn)位刀片的應(yīng)用范圍茫负。

在實(shí)際應(yīng)用中，鈦合金和高溫合金常常使用相同類型的刀片進(jìn)行加工乎赴。但在ISO-M材料（不銹鋼和耐腐蝕鋼）的切削中已經(jīng)得到了證明：所用的刀具材料和槽形需要有所區(qū)別才能更高效忍法。Stefan Lenischenko（瓦爾特公司圖賓根總部研發(fā)人員）說(shuō)：“為獲得最佳的切削性能和最高的刀具壽命，有必要為鈦合金和高溫合金分別制定加工方案榕吼《鲂颍”對(duì)于鋼和鑄鐵加工勉失，通用的可轉(zhuǎn)位刀片可能是最經(jīng)濟(jì)的方法，但是在ISO-S材料范圍內(nèi)原探，專門的解決方案往往能獲得更好的加工效果乱凿。

要求

這兩種材料有一些性質(zhì)是相同的：容易粘結(jié)，加工中易生成積屑瘤芯妇；它們是不良熱導(dǎo)體帝璃，切削中生成的熱量大部分流向切削刃。由于鈦合金和高溫合金的材料特性肃刁，在切削過(guò)程中茎陪，切屑的形狀和磨損與一般切削加工是完全不同的。

鈦合金切削時(shí)容易產(chǎn)生由擴(kuò)散引起的月牙洼磨損抚言。刀片材料中的碳粒子流入切屑优隔，可轉(zhuǎn)位刀片受到侵蝕，切削區(qū)域會(huì)逐漸減弱芦槽。硬的鍛造表面棋少，材料的高強(qiáng)度增大了崩刃和塑性變形的危險(xiǎn)。材料的彈性模量低黎伤，增大了振動(dòng)的傾向儡特。切削刃一但有積屑瘤形成，刀片很快就會(huì)崩刃催舅。

所有這些現(xiàn)象隨著合金晶相中的β相的百分比增大而增強(qiáng)疏唾。Ti6Al4V是廣泛使用的材料，它同時(shí)含有α相和β相函似，是非常難加工的材料槐脏。新材料Ti-5553是一種商純?chǔ)孪嗪辖穑与y切削撇寞，切削速度只有Ti6Al4V的一半顿天。但是，令切削專家傷腦筋的材料特性卻讓結(jié)構(gòu)工程師欣喜若狂：高強(qiáng)度材是飛機(jī)起落架零件和承載結(jié)構(gòu)零件的理想材料蔑担∨品希“越來(lái)越多使用β相鈦合金這種趨勢(shì)是我們將‘Sky.tec’可轉(zhuǎn)位刀片推向市場(chǎng)的動(dòng)力，” 瓦爾特公司的產(chǎn)品經(jīng)理解釋說(shuō)啤握，“常規(guī)可轉(zhuǎn)位刀片不能滿足鈦合金切削對(duì)刀片性能和刀具壽命的要求”鸟缕。

高溫合金的加工也常常受到鍛造表皮的困擾，同時(shí)它還受到材料易于受到冷作硬化的影響排抬，特別切削過(guò)程中很大的切削力會(huì)引起切削刃過(guò)載懂从。對(duì)于鍛造高溫合金零件，例如航空工業(yè)中發(fā)動(dòng)機(jī)典型零件蹲蒲，切削深度是變化的莫绣。在這樣的情況下策见，難于選擇合適的切削參數(shù)。Stefan Lenischenko強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“最佳切削參數(shù)的范圍非常小妆浅。”

高溫合金也采用類似鋼使用的方法忍具，加以熱處理爵缸。在高溫合金的車加工的零件中，大約百分之八十都處于淬硬狀態(tài)却怪。加工人員面對(duì)的是40~45HRC硬度或1200-1600N/mm2的強(qiáng)度晚饰。切削刃的塑性變形，崩刃和溝槽磨損是刀片失效的主要原因殷感。在高溫合金切削過(guò)程中窃橄，切屑常常沖擊可轉(zhuǎn)位刀片的后刀面，形成很大的沖擊力熏迷，刀片面臨著崩刃的風(fēng)險(xiǎn)赵腰，加工硬化會(huì)引起的溝槽的磨損。風(fēng)險(xiǎn)疊加谐歪，一方面要求有刀片有相對(duì)穩(wěn)定的切削刃敦间，另一方面，更加重要的是要求刀片有較為鋒利的槽形束铭。這就向研發(fā)人員提出了平衡這兩種的要求的挑戰(zhàn)廓块。

解決方案

瓦爾特公司已經(jīng)開發(fā)和推出了兩組用于ISO-S材料的可轉(zhuǎn)位刀片，每一組都有優(yōu)化的槽形：用于鈦合金的是Sky.tec系列三種槽形NFT契沫、NMT和NRT带猴；用于高溫合金的NMS和NRS型槽形。開發(fā)的首要目標(biāo)是極大程度提高刀具壽命和優(yōu)化斷屑能力懈万，以彌補(bǔ)在加工ISO-S材料方面的不足拴清。對(duì)于加工部門來(lái)說(shuō)，切削過(guò)程中刀具破損引起的加工中斷是不可接受的钞速，這會(huì)導(dǎo)致昂貴的零件的報(bào)廢贷掖。刀片槽型是根據(jù)字母識(shí)別的，字母T表示用于鈦合金加工渴语，字母S用于高溫合金加工苹威，F(xiàn)、M和R則代表加工方法：精加工驾凶、半精加工和粗加工阿魏。N代表刀片后角基本形狀。Sky.tec產(chǎn)品系列名稱指示了應(yīng)用的基本領(lǐng)域：航空工程氛灸。無(wú)論何處耘泰，只要有鈦合金逐茄，一般來(lái)說(shuō)就會(huì)伴隨有高溫合金。例如：燃?xì)廨啓C(jī)嘀醋， 冷的一邊主要用如Ti6AlV4之類的合金制造的张域，熱的一邊主要是用高耐熱材料制造的，例如Inconel 718讲侵。Gerd Kussmaul先生說(shuō)：“我們是完整方案的提供商蚪录，我們的目標(biāo)就是提供用于特殊應(yīng)用領(lǐng)域的完整解決方案。Sky.tec槽形刀片是加工燃?xì)廨啓C(jī)的首選耸壮≡两郑”

所有用于ISO-S材料組的可轉(zhuǎn)位刀片都有一個(gè)特點(diǎn)，就是稍微磨圓的刀尖圓角笑驶。這對(duì)切削刃承受切削力和散熱是必不可少的职颜。槽形的細(xì)微差別，決定了刀片的不同應(yīng)用領(lǐng)域嫌变。

Sky.tec鈦合金系列刀片具有專用的吨艇、窄的斷屑槽，這是為了獲得良好的車削加工斷屑效果所采取的改動(dòng)初澎，能夠顯著地改變已經(jīng)成形的切屑的形狀秸应，即使是在刀片磨損的狀態(tài)下。NRT粗加工槽形的特點(diǎn)是有一個(gè)特別穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)碑宴，倒棱較寬软啼，這是控制月牙洼磨損的有效手段。半精加工NMT槽形穩(wěn)定性好延柠，曲線的切削刃祸挪，用以減小切削力，在不穩(wěn)定零件或仿形加工中都表面穩(wěn)定贞间。NFT精加工槽形 – 優(yōu)化的鋒利切削刃贿条，周邊全磨削，保證切削的高精度增热。

從外觀上看整以，用于鈦合金切削的可轉(zhuǎn)位刀片并不突出。Kussmaul先生說(shuō)：“常規(guī)的金色或香檳色涂層通常是沒(méi)有的嗤矾±罩” 他又說(shuō)，“超過(guò)80%的用于鈦合金切削的可轉(zhuǎn)位刀片沒(méi)有涂層”拒牡。這樣做是因?yàn)閷?duì)刀片材料的抗月牙洼磨損有很高的要求：“在這些環(huán)境中炊惊，涂層不能提供任何優(yōu)勢(shì)。這就是我們推薦無(wú)任何涂層的刀片的原因”。

用于高溫合金的可轉(zhuǎn)位刀片需要有鋒利的槽形亮钩。正前角加刃口全倒棱保證切削刃的穩(wěn)定性暖娃。正前角槽形與PVD Al2O3涂層結(jié)合。用于高溫合金的可轉(zhuǎn)位刀片一般都有涂層巢驶，它顯著地提高了刀具壽命力浅。瓦爾特專家為這兩種槽形提供了 WSM10和WSM20兩種PVD Al2O3涂層的刀片材質(zhì)，PVD涂層溫度低品客，刀片韌性好榴弧，Al2O3涂層起到了高效的絕熱體的作用。

與鈦合金系列的窄斷屑槽相反粟翔，NRS 和NMS槽形需要有較大的切屑變形空間，如果高溫合金的切屑變形太過(guò)劇烈而產(chǎn)生加工硬化讼载，則刀片會(huì)迅速損壞轿秧。NRS槽形具有較寬的斷屑槽，可以保持較深的切削深度咨堤，而NMS槽形的斷屑槽稍窄菇篡。

開發(fā)人員強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“對(duì)于高溫合金，我們已經(jīng)獲得了分別用于粗加工和半精加工的兩個(gè)槽形一喘。所以驱还，基于相同的原理我們推導(dǎo)出用于精加工的槽形，刀片刃口的倒棱應(yīng)該非常小凸克，這就是我們應(yīng)該怎樣使用Sky.tec NFT槽形的形狀開發(fā)新結(jié)構(gòu)的出發(fā)點(diǎn)议蟆。”NFT鈦合金精加工槽形也適用于高溫合金的精加工萎战，這對(duì)工程師來(lái)說(shuō)很重要咐容。

結(jié)果的選擇

幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例已經(jīng)證明優(yōu)化的可轉(zhuǎn)位刀片是值得投資的。對(duì)于用Ti6Al4V 制造的直徑為1.8m的燃?xì)廨啓C(jī)殼體的粗加工蚂维，一個(gè)制造商過(guò)去一般采用與切削ISO-M材料通用的槽形戳粒，刀片的材料也是適用于鈦合金的材料。制造商現(xiàn)在能采用的一種新的解決方案來(lái)處理加工過(guò)程中更換刀片的問(wèn)題侦广。使用相同的切削參數(shù)（vc=55m/min恼芙，f=0.4mm/rev，ap=2.3mm）成猴，使用新一代的瓦爾特Sky.tec NRT槽形和WS10切削刀具材料龟冻，幫助制造商解決了在加工過(guò)程中無(wú)需更換刀具的問(wèn)題，同時(shí)在加工過(guò)程中形成一致的短切屑软殿。

另一個(gè)制造商的任務(wù)是車削用Inconel 625制造的板卒粮，板的直徑為230mm，它是用于化學(xué)工業(yè)的一個(gè)部件（200HB骨惫，約900N/mm2）钱挺。在加工過(guò)程中惕拍，生產(chǎn)主管將瓦爾特的NMS槽形和WSM10切削刀具材料與其他切削刀具供應(yīng)商推薦的ISO-M和ISO-S材料通用的可轉(zhuǎn)位刀片作了比較。測(cè)試中辣沧，切削參數(shù)保持不變（vc=50m/min狼棠，f=0.2mm/rev，ap=3mm）哀铡。在僅僅18min后杯聚，由于切削刃上的溝槽磨損和崩刃，其他供應(yīng)商提供的刀片失效抒痒。而由瓦爾特的NMS槽形刀具直到33min后幌绍，還沒(méi)有任何溝槽磨損。就加工件數(shù)量來(lái)說(shuō)故响，瓦爾特以11對(duì)6傀广，取得了勝利。

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