高速切削理論是二十世紀(jì)30年代由德國(guó)Carl Salomon博士首次提出的有關(guān)高速切削的概念幔睬。其理論簡(jiǎn)言之就是認(rèn)為切削熱只是在傳統(tǒng)切削速度范圍內(nèi)是與切削速度成單調(diào)增函數(shù)關(guān)系蹄皱。而當(dāng)切削速度突破一定限度以后篙螟，切削溫度不再隨切削速度的增加而增加菌湃，反而會(huì)隨切削速度的增加而降低，即與切削速度在較高速度的范圍內(nèi)成單調(diào)減函數(shù)遍略。該理論經(jīng)過(guò)幾十年的研究與應(yīng)用惧所，已逐漸成為現(xiàn)代高效切削加工的趨勢(shì)和發(fā)展方向。80年代末和90年代初開(kāi)始應(yīng)用并快速發(fā)展到廣泛應(yīng)用于航空航天绪杏、汽車下愈、模具制造業(yè)加工鋁纽绍、鎂合金、鋼势似、鑄鐵及其合金拌夏、超級(jí)合金及碳纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材料，其中加工鑄鐵和鋁合金最為普遍履因。

在金屬切削過(guò)程中辰诉，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越客。這種切削方案實(shí)際存在著許多問(wèn)題敏袄，其中最大的問(wèn)題是：主要目的是用于提高生產(chǎn)效率的高速切削，實(shí)際上并沒(méi)有提高生產(chǎn)效率瀑兜。它要求機(jī)床在高轉(zhuǎn)速下切削坚为，但為提高機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速來(lái)提高切削速度，往往是以降低進(jìn)給量﹑減小切削深度為代價(jià)的按翅。所以切除率很低尿绕，生產(chǎn)效率不高。當(dāng)然输跑，這時(shí)機(jī)床的主軸功率可以很小桂葛。這一點(diǎn)對(duì)于那些尺寸精度、表面粗糙度及表面完整性要求很高的零件的精加工(要求零件不變形营将，因而切削中產(chǎn)生的切削力要小等一系列極其苛刻條件下的加工)秀裂，確是非常有利的。

真正意義上的高效加工應(yīng)該是切削加工中加工零件的質(zhì)量與生產(chǎn)效率的共同提高冗美。

二魔种、航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件材料很大一部分是Ni基高溫合金，屬于難加工材料中很難加工的材料粉洼，且大部分零件的加工為車削加工节预，其相對(duì)切削性能小于0.2(正火狀態(tài)45#鋼的相對(duì)加工性能為1)。其難加工的主要特點(diǎn)為：

切削力大属韧。高溫合金的切削力為中碳鋼的兩倍以上安拟。

切削溫度高。切削高溫合金時(shí)宵喂，由于變形抗力大糠赦，刀面與切屑和工件間的摩擦劇烈，單位切削功率大锅棕，消耗的功率多拙泽。

刀具磨損劇烈。其原因仍然是切削溫度高裸燎，材料硬度高顾瞻，粘結(jié)磨損嚴(yán)重泼疑，易產(chǎn)生積屑瘤和棱刺。

由于以上的諸多原因株速，目前國(guó)內(nèi)加工高溫合金的現(xiàn)狀是切削速度低闸声，普遍在35m/min左右，進(jìn)給量低趟雄，為0.05-0.2mm/r劣饺，造成切削加工效率極低，且刀具磨損仍然嚴(yán)重窖夸。

如何提高加工效率契片，將高效切削引入到航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的加工中，是很多人長(zhǎng)時(shí)間來(lái)一直在探討和研究的問(wèn)題杂员。

三汛欺、高溫合金高效切削的研究

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设塑、紅硬性琉语、耐磨性；選擇純W-Go合金譬奈，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合金差密哈，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涂層厚度很薄莺戒，僅0.002～0.004mm伴嗡，抗粘結(jié)能力強(qiáng)，適合高溫合金材料的高效率加工从铲。

另外瘪校，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名段。同時(shí)阱扬，我們還可以看到，加工鎳基高溫合金時(shí)伸辟，采用不同的刀片槽型可以獲得不同的切削力麻惶。

DNEG150608-NF /YBG102

刀片槽型在整個(gè)切削過(guò)程中極為重要，涉及到斷屑信夫、導(dǎo)屑窃蹋、排屑的順暢，還涉及到有效克服加工硬化忙迁，盡可能減小切削阻力脐彩，以及有意識(shí)地控制各類磨損的擴(kuò)大论艰，延長(zhǎng)刀具壽命吠败，提高工件表面質(zhì)量发刨，和提高切削速度等。因此镇轿，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太队、光滑的前刀面，在精加工產(chǎn)品中還須有合理的刃傾角斟彻；還需選擇合理的機(jī)體材質(zhì)與涂層痢玖，還有合理的表面處理與刃口處理。

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

在金屬切削過(guò)程中，選擇很高的切削速度伊镐，并不一定是提高加工效率的唯一方法懂版。尤其的高溫合金的切削時(shí)，過(guò)于靠提高切削速度躏率，來(lái)提高加工效率躯畴，顯然是不現(xiàn)實(shí)的，它既會(huì)大大增加刀具消耗成本薇芝，同時(shí)甚至根本無(wú)法完成加工程序蓬抄。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)論恩掷。

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

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)高速化逼争。難加工材料的切削條件歷來(lái)都設(shè)定得比較低优床，隨著刀具性能的提高，高速高精度CNC機(jī)床的出現(xiàn)誓焦，以及高速切削方式的引進(jìn)等胆敞，目前，難加工材料的切削已進(jìn)入高速加工怕猖、刀具長(zhǎng)壽命化的時(shí)期≡臀啵現(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)給速度的加工方式掸阶，已成為切削難加工材料的最佳方式凳贰。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窟著，而且應(yīng)力求刀具切削軌跡的最佳化哗励。

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

那么丛君，在何種切削速度下，切削加工能達(dá)到最佳效率舟肉，且刀具的成本能降到最低哀澈？我們?cè)倏丛诓煌邢魉俣认碌牡毒吣p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度气。

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″割按，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磷籍，當(dāng)切削速度達(dá)到80-100m/min時(shí)适荣，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)到最佳院领。當(dāng)切削速度大于120m/min時(shí)弛矛，由于刀具磨損過(guò)快，已經(jīng)失去了加工的意義比然。

要提高生產(chǎn)效率丈氓，就必須提高切除率。由切削原理可知强法，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)系万俗。

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梭唆，在實(shí)際加工應(yīng)用中是不成立的辆泄，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)給量和切削深度的踱陡。因此铐坠，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)間荸跃，即刀具壽命遂涛。實(shí)驗(yàn)表明切除率與切除量之間悦阿，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)乏乔，最大切除量為40000-45000mm3/刃,由此可以根據(jù)實(shí)際加工的需要盾叭，依照以上關(guān)系，合理安排切削速度﹑進(jìn)給量和切削深度勿镇。其中進(jìn)給量取值在0.1-0.4mm/r，切削速度可達(dá)80-100m/min盘瞧。

四蚂兴、結(jié)論

1、高溫合金的加工完全可以實(shí)現(xiàn)高速切削膘掰，但由于高溫合金特殊的加工性能章姓，當(dāng)車削速度達(dá)到>120m/min 時(shí)，就失去了加工的實(shí)際意義识埋。

2凡伊、高溫合金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。

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