航空發(fā)動機(jī)高溫高壓部分的零件必須采用各種超耐熱合金作為原材料篓像，如：Inconel 718触徐、Hastelly夺英、Waspaloy及Rene 41等晌涕。其中鎳基的Inconel 718用得最多，這些材料含有多種合金元素痛悯，所占比例很高余黎。如Inconel 718中Ni占50%～55%、Cr占17%～20%凄在、Mo占2.8%～3.3%才擒、Nb+Ta占4.75%～5.5%，其他含有的合金元素還有Co舞懦、Ti善瞧、Al及Cu等，各種合金元素總量要占到80%以上毕蕉，余下的占比量才是Fe和C等蓬肢。

大量的合金元素極大地提高了材料整體的熱強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，雖然它們的含碳量不多乙笛，但它能和合金元素形成多種穩(wěn)定高硬度的合金碳化物魂中，它們以極微細(xì)的彌散狀態(tài)分布于晶界處，強(qiáng)化了晶界刽室，有力地阻礙了在外力作用下晶面和晶界的滑移和變形柄立。Inconel 718作為鍛件使用時通常要進(jìn)行固溶強(qiáng)化處理，這種處理使合金元素在一定溫度下固溶于基體金屬中缝帝，由于合金元素含量高绊寻，溶質(zhì)超過了固溶體溶劑的溶解度而使晶粒畸變悬秉，同時還形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜硬度高澄步、熔點(diǎn)高且彌散分布多種的化合物，使得整個合金組織致密，再加上上述合金碳化物形成的晶界強(qiáng)化村缸，極大地增強(qiáng)了位錯運(yùn)動阻力祠肥，而顯示出其強(qiáng)度、硬度和熱穩(wěn)定性異常的高梯皿。它的抗氧化溫度可達(dá)900?℃～1100?℃仇箱，硬度達(dá)到HRC37-47，可在高溫氧化氣氛或燃?xì)鈼l件下工作东羹。對它的加工方法目前多為先固溶熱處理后再進(jìn)行切削加工剂桥，這樣可以減少加工后零件的變形。因此切削是在固溶處理后更硬属提、更強(qiáng)且更耐高溫的狀態(tài)下進(jìn)行权逗，再加上它極易加工硬化，所以它是特別難以加工的材料冤议。

切削的難易程度若以含硫易削鋼易削指數(shù)為100計(jì)僵馒，奧氏體不銹鋼為45，鈦合金中的Ti-6Al-4V為26粪畔，Inconel718為12绸秸，Rene 41則在5以下，可知難削性依次以大于2倍的比例增加支际。因此為了實(shí)現(xiàn)高效加工就必須采用特別抗高溫辫航、硬度強(qiáng)度均高、抗粘結(jié)性能好且摩擦系數(shù)小的優(yōu)異材料和具備先進(jìn)合理幾何形狀的刀具才能勝任钉拯。一般材料的刀具會被很快磨損漓惕，無法保證其被持續(xù)使用，在車决榔、銑每贮、鉆等不同的切削方式條件下，人們曾嘗試使用各種材料的刀具包括對CBN進(jìn)行了試驗(yàn)開發(fā)乡鼻，也設(shè)計(jì)了多種結(jié)構(gòu)形狀來尋找能高效加工Inconel 718不同切削方式相應(yīng)材料和形狀的刀具榔汤。本文介紹的是一個成功開發(fā)專用于Inconel 718平面、槽和型面加工的立銑刀艇挨。

新型陶瓷材料在圓弧頭立銑刀中的應(yīng)用

三菱公司最近開發(fā)了用新型陶瓷(CERAMIC)材料制成具有4刃的CE4SRB型和具有6刃的CE6SRB型的圓弧頭立銑刀残炮，它們的直徑分別為6、8缩滨、10及12四種势就。采用陶瓷的原因是Inconel 718強(qiáng)度硬度高，熱穩(wěn)定性好脉漏，在800℃左右仍可保持這種高性能苞冯，一般的硬質(zhì)合金在此溫度條件下，硬度強(qiáng)度下降許多，不能勝任高效切削舅锄，而這種陶瓷刀具在1000?℃甚至1400?℃仍能保持很高的抗氧化能力和高硬度(HRA61.5-64.5)鞭达。能以高出硬質(zhì)合金2～5倍的高速、較大的切削深度進(jìn)行高速高效切削皇忿。他們除了在選用新型陶瓷材料方面外畴蹭，在立銑刀的結(jié)構(gòu)形狀與幾何角度設(shè)計(jì)等方面，也作了細(xì)致的考慮和改進(jìn)鳍烁。立銑刀采用圓弧頭型叨襟，即其頭部的轉(zhuǎn)角呈圓弧形，這樣就比球頭立銑刀頭部剛性大与笛，可承受較嚴(yán)酷的切削條件且加工效率高围娃。

圖1 先進(jìn)陶瓷立銑刀的底刃和加工情況

一般在對高硬度材料技乡、高速大進(jìn)給加工得惩，深雕加工時，直角頭立銑刀易產(chǎn)生缺損技碍，圓弧頭抗缺損性能可大為提高皇苫。通過測定圓弧中心，它可與球頭立銑刀一樣云许，利用CAD/CAM方法進(jìn)行高效精加工烈拉。其中的4刃立銑刀容屑槽較寬大適加工型槽，6刃的容屑槽較小較淺辣候，但芯部較粗壯牛拭，剛性高，刃齒數(shù)z增多了2齒大熟，可實(shí)現(xiàn)在同樣每齒進(jìn)給量fz的條件下割扬，進(jìn)給加快、效率提高偿荷。因?yàn)槊糠诌M(jìn)給量F=n×fz×z(n=立銑刀每分鐘轉(zhuǎn)速)窘游。在一定的每分鐘進(jìn)給量條件下，刃齒數(shù)增多跳纳，加工表面光潔度可提高忍饰。這種新開發(fā)的立銑刀刃齒呈螺旋狀，螺旋刃齒的特點(diǎn)是同時參與切削刀刃的長度較長寺庄，抗振性好艾蓝，易排屑。刃齒的螺旋角大小設(shè)計(jì)也作出了細(xì)致考慮斗塘，螺旋角是刃齒與立銑刀軸心線間的夾角饶深，螺旋角大易排屑振動減小，但軸向的分力增大，在高速大進(jìn)給高效加工Inconel 718時敌厘，切削力非常大有可能使刀具拔出脫落台猴，三菱公司優(yōu)化了設(shè)計(jì)，使之既能保證高速高效加工俱两，抗振排屑饱狂，又可防止立銑刀的脫出。此外在立銑刀各部為提高自身的耐破損性能舶酒，設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量增強(qiáng)各部剛性装魁，消除薄弱結(jié)構(gòu)。在底刃處由于切削負(fù)荷大缰橘、溫度高且切削條件特別差逐程，為避免刃齒損傷也特別注意了提高其剛性(圖1)。

圖2 新陶瓷立銑刀與硬質(zhì)合金立銑刀加工比較

圖2所示為新陶瓷立銑刀與硬質(zhì)合金立銑刀加工Inconel 718零件外圓柱面的比較赞拼，這兩種刀具的尺寸飒自，懸伸長度，切削寬度ae(側(cè)吃刀量)切削深度ap(背吃刀量)相同璃锻，但一個是環(huán)保節(jié)能的干式切削秘驻，而另一個必須是加冷卻潤滑液的濕式切削。盡管在這兩種不同的冷卻潤滑條件下玫葡，陶瓷立銑刀反而可以十倍于硬質(zhì)合金立銑刀的切削速度和進(jìn)給速度高效完成加工戳明，效率驚人且環(huán)保的功能突出。新開發(fā)的此型立銑刀若與以往一般陶瓷立銑刀相比由于材料改進(jìn)在同樣的切削條件下碴穴，壽命可提高2倍赋焕。

這里可以提出另外兩個實(shí)例作為參考。第一個是用CE6SRBD1000R100即直徑為Φ10仰楚，6齒隆判，圓弧轉(zhuǎn)角半徑R為1mm的陶瓷圓弧頭立銑刀，在復(fù)合加工中心上粗加工Inconel 718制渦輪機(jī)葉片翼面缸血，可以切削速度V=628m/min蜜氨，fz=0.03，ap=0.7捎泻，ae=1.2飒炎，不加任何切削液不吹風(fēng)，效率是硬質(zhì)合金刀具的3倍笆豁。第二個是用CE6SRBD1200R150即直徑Φ12郎汪，6齒，圓弧頭轉(zhuǎn)角半徑R為1.5mm的陶瓷圓弧頭立銑刀在立式加工中心上闯狱，粗加工Inconel 718制100×100×10的方形型腔煞赢，切削速度達(dá)V=700m/min抛计，fz=0.06，ap=1.5照筑，ae=5.0嫡澄，僅用2分40秒即完成了加工。

實(shí)際也有不少公司采用陶瓷作為刀具材料用于加工Inconel 718诽矩，如采用碳化硅陶瓷改擂，復(fù)合氧化鋁陶瓷等。三菱公司做了實(shí)驗(yàn)租触，這次新開發(fā)的銑削用陶瓷比原有一般的陶瓷能以更高的速度進(jìn)給加工壽命更長胶棕。

使用陶瓷刀具時的注意事項(xiàng)

陶瓷刀具特長是能在高溫下，高速蔽宜、大進(jìn)給地進(jìn)行高效加工水亮。應(yīng)積極研發(fā)推廣應(yīng)用，但這加工中也有一些必須注意的事項(xiàng)：第一苫颤，不能用它加工鈦合金枢菇，鈦合金雖也為耐熱合金，廣泛用于航空工業(yè)庶咨，它適應(yīng)的溫度和加工條件遠(yuǎn)比Inconel 718為低岁九，因此若以這種陶瓷立銑刀切削條件加工鈦合金君铁，有可能引發(fā)火災(zāi)检碗，帶來危險;第二，陶瓷刀具加工必須使用高速條件Vc=350-1000m/min码邻，不采用這樣的高速Inconel718反難切削折剃，不以高速條件，刀具還會產(chǎn)生異常磨損像屋，甚至發(fā)生折斷;第三怕犁，冷卻方式推薦采用吹冷風(fēng)或完全干式，不要使用冷卻液己莺，因?yàn)檫@樣反會產(chǎn)生熱龜裂奏甫，吹風(fēng)的方式也并非為了冷卻，而是為了吹除切屑;第四凌受，推薦用于連續(xù)切削阵子，不要用于斷續(xù)切削，以免造成刀具折斷或壽命降低;第五胜蛉，連續(xù)切削時挠进，切削寬度可以逐漸增加，一開始就選最大厚度易造成刀具折斷或缺損;第六誊册，為使切削穩(wěn)定宜采取順銑方式皇驼，這不僅可以提高壽命圾框，而且可改善防止切屑粘刀;第七，立銑刀的夾持刀柄推薦使用吸振抗振性能良好的液壓刀柄畦怒，其次是滾柱鎖緊式銑刀刀柄残团，一般彈簧夾頭切削很不穩(wěn)定，不宜采用;第八桶邑，刀刃刀尖上加工中黏上粘結(jié)物時豁箱，不要強(qiáng)行去除，這樣易損傷刀具法顺，可允許帶著粘結(jié)物繼續(xù)加工归闺，由于切削溫度高，粘結(jié)物會脫落;第九快挡，用陶瓷立銑刀加工因切削溫度非常高临辨，因此被加工零件的表面可能形成變質(zhì)層，這可成為刀具異常損傷的原因现蹂，為避開變質(zhì)層筏拢，應(yīng)確保精加工的余量大于0.3，而粗加工時凑懂，為避開加工硬化層切削深度可選得較大;第十煤痕，因?yàn)榧庸r產(chǎn)生高熱切削，必須采用有全護(hù)罩的機(jī)床接谨，加工前對機(jī)床內(nèi)部進(jìn)行仔細(xì)清掃摆碉，確保無殘留可燃物質(zhì)殘留后，再開始加工脓豪。

雖然Inconel 718很難加工巷帝，是塑性難切削材料中最難加工的幾種材料之一，但只要充分認(rèn)識其性能和切削特點(diǎn)扫夜，合理選擇先進(jìn)的刀具和相應(yīng)的切削條件以及遵守必須的注意事項(xiàng) 楞泼，完全可以高速高效安全順利地完成加工任務(wù)。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)笤闯，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享堕阔，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議颗味。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布超陆、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺猛疗，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)铅州。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片定合、文字如涉及作品版權(quán)問題溶瞬，請第一時間告知叛榆，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益鄙骏！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn码遥。