難加工材料的高效切削

1、1 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19971難加工材料高效加工探討難加工材料高效加工探討 伊斯卡刀具公司伊斯卡刀具公司 吳吳 江江2 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19972機(jī)械制品：機(jī)械制品： 多功能、高功能、小型化、微細(xì)化多功能、高功能、小型化、微細(xì)化制品材料：制品材料： 高硬度、高韌性、高耐磨性高硬度、高韌性、高耐磨性 3 ISCAR 03, Tech SeminarNEW

2、LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19973航空業(yè)：航空業(yè)： 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：重量、高溫強(qiáng)度（在高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：重量、高溫強(qiáng)度（在高溫下抵抗變形的能力，使用的平均溫溫下抵抗變形的能力，使用的平均溫度以每年華氏度以每年華氏1616度的速率增加）度的速率增加）高溫合金高溫合金 4 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19974高溫合金材料高溫合金材料變形高溫合金變形高溫合金鑄造高溫合金鑄造高溫合金粉末冶金高溫合金粉末冶金高溫合金彌散強(qiáng)化高溫合金彌散強(qiáng)化

3、高溫合金金屬間化合物高溫合金金屬間化合物高溫合金低膨脹、高彈性與恒彈性高溫合金低膨脹、高彈性與恒彈性高溫合金 5 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19975變形高溫合金 可以進(jìn)行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-2531320，具有良好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)、韌性指標(biāo)，具有較高的抗腐蝕性能的一類合金。成分：以鐵和鎳為基體，合金化程度較高的一類高溫合金性能：高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗腐蝕性能優(yōu)良，綜合性能 （疲勞性能、塑性，組織穩(wěn)定性等）良好。應(yīng)用：高性能渦輪盤及渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部

4、件及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、能源、化工等部門所需耐蝕材料。 6 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19976表一 變形高溫合金合金牌號(hào)使用溫度及強(qiáng)度用途GH4706650 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、核工業(yè)Fe-Ni基高溫合金GH4698800 承力零件、Waspaloy合金相當(dāng)GH4742800 550-800溫度范圍和高應(yīng)力下工作的渦輪盤、軸承力環(huán)，緊固件等GH4738870 各種發(fā)動(dòng)機(jī)中GH4169-253760航空、航天、核能、石化工業(yè)廣泛的零件12411517mpaGH4141-196850燃汽渦

5、輪部件10781470mpaGH4586-196850燃汽渦輪部件12501500mpaGH4030火焰筒、燃?xì)鈱?dǎo)管、加力筒體、穩(wěn)定器、高溫氧化氣氛下的結(jié)構(gòu)件GH4039火焰筒、加力燃燒器等GH4099加力筒體、錐體、支板、擴(kuò)散機(jī)匣等高溫承力結(jié)構(gòu)件GH6188導(dǎo)向葉片、渦流板、法蘭盤GH6605環(huán)形燃燒室、緊固件、封嚴(yán)片GH2150燃燒室外套、壓氣機(jī)葉片等高溫氧化氣氛下的結(jié)構(gòu)件GH4648火焰筒、燃燒室封嚴(yán)環(huán)等高溫抗腐蝕承力件7 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19977鑄造高溫合金鑄造高

6、溫合金: 用母合金錠重熔后直接鑄造成形零件的一類用母合金錠重熔后直接鑄造成形零件的一類高溫合金高溫合金(如如K3）成分：成分： 鐵基、鎳基、鈦基和以鉻為主要元素的鑄造鐵基、鎳基、鈦基和以鉻為主要元素的鑄造高溫合金，具有更高的合金化元素含量高溫合金，具有更高的合金化元素含量性能：在高溫及氧化腐蝕環(huán)境中性能優(yōu)異使用溫性能：在高溫及氧化腐蝕環(huán)境中性能優(yōu)異使用溫度度700-1300 應(yīng)用：增壓器渦輪、精鑄葉片等應(yīng)用：增壓器渦輪、精鑄葉片等8 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19978粉末冶金高溫合

7、金粉末冶金高溫合金 高溫合金粉末經(jīng)等靜壓成形或熱等靜壓后再經(jīng)鍛高溫合金粉末經(jīng)等靜壓成形或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成形生產(chǎn)工藝制造出粉末高溫合金產(chǎn)品造成形生產(chǎn)工藝制造出粉末高溫合金產(chǎn)品性能：性能： 粉末顆粒細(xì)小、冷卻速度快、從而成分均勻、無粉末顆粒細(xì)小、冷卻速度快、從而成分均勻、無宏觀偏析，而且晶粒細(xì)小，熱加工性能好，合金的屈宏觀偏析，而且晶粒細(xì)小，熱加工性能好，合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的提高。服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的提高。應(yīng)用：應(yīng)用： 航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤件，環(huán)形件等高溫轉(zhuǎn)動(dòng)部件，高推航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤件，環(huán)形件等高溫轉(zhuǎn)動(dòng)部件，高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤壓氣機(jī)盤和渦輪檔板重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤壓氣機(jī)盤和渦輪檔板 如：如

8、：FGH95FGH95、FGH96FGH96、FGH97FGH97 9 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19979彌散強(qiáng)化高溫合金彌散強(qiáng)化高溫合金 利用機(jī)械合金化方法，將具備極高熱穩(wěn)定性的，納米級(jí)利用機(jī)械合金化方法，將具備極高熱穩(wěn)定性的，納米級(jí)（30nm）氧化物粒子，均勻彌散（間距）氧化物粒子，均勻彌散（間距100nm）于）于Ni，F(xiàn)e，Cu及及A1基等合金基體中，作為高溫強(qiáng)化相，克服了基等合金基體中，作為高溫強(qiáng)化相，克服了傳統(tǒng)高溫合金強(qiáng)化相在高溫（傳統(tǒng)高溫合金強(qiáng)化相在高溫（1000以上）

9、的粗化或溶解以上）的粗化或溶解造成的強(qiáng)化作用消失。造成的強(qiáng)化作用消失。性能：納米粒子的強(qiáng)化作用甚至可以保持到接近合金的熔性能：納米粒子的強(qiáng)化作用甚至可以保持到接近合金的熔點(diǎn)是點(diǎn)是1000-1400超高溫使用的最佳材料如：超高溫使用的最佳材料如：MGH2956、MGH4754應(yīng)用：航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片、燃燒室內(nèi)襯和尾噴管應(yīng)用：航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片、燃燒室內(nèi)襯和尾噴管 10 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199710金屬間化合物高溫合金金屬間化合物高溫合金 Ti-Al-Mo-Cr-V鈦合金鈦合金

10、 TC4即即Ti-641-4V鈦合金鈦合金 11 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199711鈦合金種類 型TA Ti-5Al-2.5Sn TA7 型TB Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al TB2 +型TC Ti-6Al-4V TC4 鑄造鈦合金ZT加工性能：鈦合金材料化學(xué)活性大，導(dǎo)熱系數(shù)小，彈性模量小，剛性差，加工易變形，切削溫度高，單位面積切削力大，冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重。降低了刀具耐用度；600以上溫度時(shí)，表面形成氧化硬層，對(duì)刀具有強(qiáng)烈的磨損作用；塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑與前刀面接

11、觸長度很小，前刀面上應(yīng)力很大，刀刃易發(fā)生破損；彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面回彈量大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴(yán)重。12 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199712航空高溫合金的分類與例鈷基鐵基鎳鐵基高溫合金鎳基Inconel718Inconel706Hastelloy xInconel 600WaspoloyRene N4MAR-M-247MAR-M509 X40Haynes188Fsx-414A-286DiscaloyHaynes 55613 ISCAR

12、 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199713 航空常用材料高溫合金 （如：Inconel 718)不銹鋼 （如：15-5PH)鋁合金 （如：Al7075)鈦合金 （如：Ti6Al4v)14 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199714密度0高溫合金鋼鈦合金鋁合金24681087784527g/mm315 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISC

13、AR All rights reserved 199715彈性模量0高溫合金鋼鈦合金鋁合金501001502002502002104527Gpa16 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199716 硬度（HRC）0102030405015-5 PHInco 718Ti 6-4707517 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199717強(qiáng)度01400Inco 71815-5 PHTi 6-4

14、7075MPa18 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199718強(qiáng)度重量比0102030Inco 71815-5 PHTi 6-47075psi19 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199719高溫性能7506004001501200050010001500deg.cInco 71815-5 PHTi 6-47075Ni-base鎳基合金：氧化增強(qiáng)（MA754）最佳的相（CMSX4）2

15、0 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199720高溫合金材料難加工的主要原因高溫合金材料難加工的主要原因：材料中含有高熔點(diǎn)合金元素，如鈦、鎳、鈷、鎢、釩等材料中含有高熔點(diǎn)合金元素，如鈦、鎳、鈷、鎢、釩等它們相互結(jié)合，或與氧、硼、碳等元素相結(jié)合，形成高它們相互結(jié)合，或與氧、硼、碳等元素相結(jié)合，形成高硬度的化合物（顆粒）加劇刀具磨損硬度的化合物（顆粒）加劇刀具磨損材料本身的強(qiáng)度（特別是高溫強(qiáng)度）和硬度高、韌性大、材料本身的強(qiáng)度（特別是高溫強(qiáng)度）和硬度高、韌性大、加工時(shí)表面塑性變形產(chǎn)生嚴(yán)重的加工

16、硬化，使切屑強(qiáng)韌，加工時(shí)表面塑性變形產(chǎn)生嚴(yán)重的加工硬化，使切屑強(qiáng)韌，因此切削力大，切削溫度高因此切削力大，切削溫度高有些難加工材料（如鈦合金）化學(xué)活性大，與刀具材料有些難加工材料（如鈦合金）化學(xué)活性大，與刀具材料的化學(xué)親和力強(qiáng)，使刀具容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損，的化學(xué)親和力強(qiáng)，使刀具容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損，而加快刀具磨損而加快刀具磨損刀具與工件間摩擦強(qiáng)烈而導(dǎo)熱性差刀具與工件間摩擦強(qiáng)烈而導(dǎo)熱性差 21 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199721高溫合金加工性 極低的熱傳導(dǎo)性 導(dǎo)熱到切削

17、工具 高的熱容量 外力切削導(dǎo)致高溫合金產(chǎn)生熱量 切削溫度高50%可切削加工性5-20%切削力大2-3倍加工硬化嚴(yán)重，比基體高50-100% 22 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199722刀具的破損刀具的破損刀尖塑性變形刀尖塑性變形邊界磨損邊界磨損月牙洼磨損月牙洼磨損積屑瘤積屑瘤擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損23 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199723提高難加工材料加工效率的途徑提高難加工材

18、料加工效率的途徑刀具材料刀具材料刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù)切削用量切削用量加工方式加工方式工藝系統(tǒng)的剛性工藝系統(tǒng)的剛性24 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199724合理的刀具材料提高加工效率合理的刀具材料提高加工效率25 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199725鈷高速鋼鈷高速鋼切削溫度645650 硬度（至HRC6770）Co 熱穩(wěn)定性 高溫硬度 摩擦系數(shù) 高溫合金、鈦合金、奧氏

19、體耐熱鋼及其他難加工合金 26 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199726含鈷超硬高速鋼含鈷超硬高速鋼 W2Mo9Cr4Co8(M42) HRC6970 鐵基高溫合金，鑄造高溫合金、鈦合金、超 高強(qiáng)度鋼等難加工材料 27 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199727刀具名稱 零件材料切削用量刀具材料TC4D=337mm,后刀面磨損鈦合金n=25r./min切削長度(mm)ap=0.5

20、mm,(mm)f=0.1mm/rW6Mo5Cr4V2Co81950.14GH132D=40mm,后刀面磨損高溫合金n=150r./min切削長度(mm)ap=1mm,W6Mo5Cr4V2Co8(mm)2850.20.3均勻磨損f=0.1mm/rW12Cr4V4Mo2100.20.3溝紋磨損油冷W6Mo5Cr4V2Al1650.2均勻磨損外圓車刀W6Mo5Cr4V2700.250.4溝汶磨損刀具耐用度外圓車刀W6Mo5Cr4V2260.3 鈷高速鋼刀具的加工效果 28 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights rese

21、rved 199728粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼 加工實(shí)例1. 立銑刀銑槽，鎳基合金，D110mm環(huán) W6Mo4Cr4V5Co5 V=7m/min n=140r/min f=0.025mm/z Vf=14mm/min VB=0.13mm時(shí) 12個(gè)槽 ASP30粉末 V=10.1m/min n=200r/min f=0.068mm/z Vf=50.4mm/min VB=0.13mm時(shí) 36個(gè)槽 2. HB321鈦合金Ti6Al4V W2Mo9Cr4VCo8 V=53.3m/min 切削長度0.61m ASP60/ASP30 V=53.3m/min 切削長度4.87m和2.74m 29 ISCA

22、R 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199729硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金細(xì)顆粒硬質(zhì)合金和細(xì)顆粒硬質(zhì)合金和PVD涂層涂層CVD復(fù)合涂層、復(fù)合涂層、 MTCVD涂層、涂層、 涂層陶瓷涂層陶瓷陶瓷如陶瓷如Si3N4立方氮化硼立方氮化硼CBN金剛石（金剛石（單單晶晶）刃口鋒利、熱傳導(dǎo)率高，刀尖滯）刃口鋒利、熱傳導(dǎo)率高，刀尖滯留的熱量較少留的熱量較少30 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199730超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金

23、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金 碳化物晶粒的平均尺寸在0.5m以下的WC-Co硬質(zhì)合金 硬度 HRA9093 強(qiáng)度 Co 915% 抗彎強(qiáng)度為20003500Mpa YS2(K30)鐵基、鎳基高溫合金，鈦合金和耐熱不銹鋼（低速） YD15 例：車鈦合金TC4盤端面（260mm） Vc=51r/min ap=2mm f=0.2mm/r 切削液 T=40min (YS2比YG8高12倍)31 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199731TiAlN PVD涂層的優(yōu)勢(shì) 硬度高、氧化溫度高、紅硬性好、附著力強(qiáng)、摩

24、擦力小、導(dǎo)熱率低 涂層表層生成高強(qiáng)度的非結(jié)晶氧化鋁薄膜（Al2O3)32 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199732TiAlN和TiN涂層主要性能比較 TiAlN TiN 維氏硬度HV(kgf/m2) 2720 1930 氧化溫度 840c(950c) 620c 粘附力 80.3 60.3結(jié)構(gòu)特征 細(xì)柱狀面心立方結(jié)構(gòu) 面心立方結(jié)構(gòu)摩擦系數(shù) 0.30 0.41T i AIN涂層比涂層比T i N可提高生產(chǎn)效率可提高生產(chǎn)效率40%適合較高的速度，較低的切速會(huì)導(dǎo)致積屑瘤，隨后微崩和溝槽磨損33

25、 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19973334 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19973435 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199735陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料 氧化鋁基陶瓷，碳化硅陶瓷（氧化鋁基陶瓷，碳化硅陶瓷（99.9） 高硬度和耐磨性（HRA9195） 高溫性能（A

26、l2O3熔點(diǎn)2050） 加工淬硬鋼、合金鋼、錳鋼、鑄鐵、鑄鋼、鎳或鎳鉻合金 鎳基或鈷基耐熱合金 加工因康鎳718（GH169）： V=200m/min f=0.2mm/r(硬度合金：V=30m/min f=0.3mm/r) 36 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19973637 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199737COMPETETOR 1COMPETETOR 2ISCARMat

27、erialInsertRNGN 190700ERNGN 190700NBRNGN 190700T012020GradeY2000SX5IS9Turning Diameter (mm) 600600600Vc (m/min)156156145Feed (mm/rev)0.20.20.24ap (mm)555Parts Per Edge0.0330.0330.061Insert FailureBroken InsertBroken InsertChipped EdgeTest report 2 Inconel 718 HRC 40COMPETETORISCARPartMaterialInsertR

28、NGN 120700RNGN 120700EGradeA1IS9Turning Diameter (mm) 355355Vc (m/min)183183Feed (mm/rev)0.20.2ap (mm)33Passes11Tool Life (min)2.497.28Insert FailureWearWearTest report 1Shaft HPT RearInconel 718 HRC 4038 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199738立方氮化硼CNB很高的硬度和耐磨性，很高

29、的熱穩(wěn)定性（1400C-1500C，比金剛石高一倍，800C時(shí)是陶瓷和硬質(zhì)合金常溫性能）優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，抗氧化能力（1000C時(shí)不會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生一層氧化硼B(yǎng)2O3薄膜，防止進(jìn)一步氧化），良好的導(dǎo)熱性，較低的摩擦系數(shù)（0.1-0.3）CBN的含量高硬度越高，適合加工耐熱鋼、高硬鋼，含量低的適合加工一般硬鋼及有沖擊的切削。CBN晶粒尺寸小，耐磨性好（21減至13時(shí)，刀具壽命提高28%）CBN刀具一般采用負(fù)前角（-6-18），加工鎳基合金應(yīng)采用正前角（0-8），后角可大些（6-25）39 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR Al

30、l rights reserved 19973940 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19974041 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19974142 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199742金剛石極高的硬度和耐磨性，很低的摩擦系數(shù)，刃口非常鋒利，很高的導(dǎo)熱性等金剛石（碳）在

31、鈦中的溶解度比在鐵中小得多，故其擴(kuò)散磨損很小硬質(zhì)合金（K類）加工Ti6Al4v， V=20-50m/min 天然金剛石V=100-120m/min ，T=30 min刀具幾 乎沒有磨損。用濕式切削V=200m/min刀具幾乎 沒有磨損。硬質(zhì)合金（K類），精切， V=60m/min 時(shí)，工件10深的表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，在低一些的切速下產(chǎn)生壓應(yīng)力。金剛石V=120m/min 更高時(shí)工件表層產(chǎn)生壓應(yīng)力。43 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199743合理的幾何參數(shù)提高加工效率44 ISCAR 03

32、, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199744刀具幾何參數(shù)鋒利強(qiáng)度 減小切削熱、粘結(jié)、摩擦大前角 （1120）切屑變形、切削力、切削熱、加工硬化等，但強(qiáng)度減弱大后角 （610）摩擦、鋒利、切削力、切削熱、散熱性等主偏角r（4590）散熱、切削力,切屑厚度和寬度等刃傾角 （020）切屑流向、刀尖強(qiáng)度等刀尖r小些好,但刀尖強(qiáng)度要考慮45 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19974546 ISCAR 03,

33、Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19974647 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19974748 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19974849 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199749陶

34、瓷刀具鑄造高溫合金 =0-3， =10-15，變形高溫合金 =0-10 , =10-15 立方氮化硼和金剛石刀具變形高溫合金 =0-8 ， =8-2050 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199750刀片優(yōu)化建議涂層 CVD 首選粗加工 PVD 半精加工、精加工 PVD 精加工刀片形狀 正前角刀片降低切削力，切削熱粗加工 細(xì)小刀片產(chǎn)生的小屑不利于散熱 倒棱刀片 51 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights re

35、served 19975152 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19975253 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19975354 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19975455 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR A

36、ll rights reserved 19975556 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19975657 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199757合理的切削用量提高加工效率58 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199758 金屬切除率(cm3/min) Q=Vcapfn (車削

37、） Q=apaeVcVf/1000 (銑削） Q=VcfnD2/4000 (鉆削）59 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199759速度不宜過高速度不宜過高 由于高溫合金的強(qiáng)度高、粘性大,切削中更容易在切削區(qū)產(chǎn)生和積聚熱量，加之導(dǎo)熱性差，在大切除量的切削時(shí)，如果切削速度過高，有引起刀具和工件燒傷的危險(xiǎn)。這就是切削高溫合金零件，一定不能選擇高切削速度的原因。從目前市面上的刀具來看，鈦合金的切削速度根據(jù)切削情況一般在30m/min80m/min之間，鎳基合金也在250m/min之內(nèi)，很難實(shí)現(xiàn)再

38、高速加工。 60 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199760切削速度切削速度 高的切削速度可以避開如SS.這樣材料的積屑瘤區(qū) 增加切削速度可使溫度上升 通過逐步減少切削速度達(dá)到低溫或采用冷卻支持磨損切削邊溫度切削速度61 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199761切削速度Vc高速鋼刀具：鑄造高溫合金Vc=3-8m/min，變形高溫合金Vc=5-12m/min硬質(zhì)合金刀具：鑄造高溫合

39、金Vc=8-15m/min變形高溫合金Vc=30-70m/min氮化硅陶瓷刀具：Vc=100-200m/min立方氮化硼刀具：Vc=60-200m/min 金剛石刀具：（鈦合金）Vc=100-200m/min62 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199762嘗試較大的切深嘗試較大的切深 可以通過加大切深的辦法來提高加工效率，而不是一味追求高的切削速度。 63 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserv

40、ed 199763每齒進(jìn)給量宜適中每齒進(jìn)給量宜適中 高溫合金切削溫度高，同時(shí)存在加工硬化的問題。每齒進(jìn)給量過大，則切削力過大而導(dǎo)致崩刃或是切削溫度過高而燒刀；而每齒進(jìn)給量過小，則因刀刃始終在加工硬化層中工作而磨損過快。每齒進(jìn)給量0.1mm-0.5mm是比較適中的的進(jìn)給參數(shù)（精車和銑加工,工藝系統(tǒng)剛性不好時(shí)取小值，粗車加工,工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)可取大值）64 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199764加工Inconel718(GH169)例硬質(zhì)合金刀具Vc=25m/min,ap=3.4mm,f

41、n=0.23mm/r氮化硅陶瓷刀具 Vc=172m/min,ap=10mm,fn=0.18mm/r 21倍倍銑削硬質(zhì)合金刀具Vc=38m/min,ap=4mm,fn=0.3mm/r氮化硅陶瓷刀具 Vc=248m/min,ap=4-5mm,fn=0.3mm/r65 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199765更多的切削刃更多的切削刃Vf=Znfz 在線速度和每齒進(jìn)給量均很難增加的情況下，使用更多切削刃的刀具，以提高加工效率。不過一定要考慮主軸功率、機(jī)床剛性、刀具剛性以及刀具排屑問題。 66

42、ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199766注意要素不要采用過低的進(jìn)給量（切屑厚度）大前角，小的倒棱或圓角（刀刃強(qiáng)度）進(jìn)給量必須大于倒棱寬度不要采用不必要的精加工不要使用非常小的刀片，因?yàn)橛操|(zhì)合金熱傳導(dǎo)性很好，大尺寸可以更好的散熱。67 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199767進(jìn)給速度范圍進(jìn)給速度 Inconel_加大進(jìn)給得到好的刀具壽命68 ISCAR 03, Tech Semi

43、narNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199768進(jìn)給速度范圍進(jìn)給速度 Titanium 降低進(jìn)給量可提高刀具壽命 進(jìn)給量大于倒棱寬度 69 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199769精加工優(yōu)化建議 精加工 加工余量，每齒進(jìn)給量都不能太低. 提高速度保證加工區(qū)域低溫度 大刀盤小余量加工作業(yè)，可提高生產(chǎn)率而不影響到刀具壽命 70 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR A

44、ll rights reserved 199770小結(jié) 切削速度精加工增加切速增加散熱 恒定的不太小的進(jìn)給預(yù)防加工硬化 大流量的冷卻液熱穩(wěn)定性 改變主偏角（選擇基體強(qiáng)大的圓刀片，也能有效地減少邊解磨損）71 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199771小結(jié)絕大數(shù)加工情況下采用冷卻液最小的水含量，油量非常重要30%中心冷卻取代外冷，空氣冷卻鈦合金加工必須采用切削液，否則可能會(huì)燃燒，鈦元素氧化用鋒刃加工厚刀片有利于散熱 72 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECust

45、omers 97 ISCAR All rights reserved 199772加工方案對(duì)加工效率的影響加工方案對(duì)加工效率的影響 73 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199773Hub Transmission - Former Machining Process33Operation 1Operation 24 Tools Total machining time: 62 sec.3 Tools Total machining time: 46 sec.74 ISCAR 03, Te

46、ch SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199774 Solution Operation 1: Tool 1: HFHL25-65-6T20 Insert: GRIP 6005Y IC908 Tool 2: GHIL 25-25-6 Insert: GIPI 5.00E-0.50 IC908 Total cutting time = 47 sec Operation 2: Tool: HFHL-65-6T20 Insert: HFPL 6005Y IC908 Total time = 32 secOperation 1

47、Operation 275 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19977576 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19977677 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199777切削方式對(duì)加工效率的影響切削方式對(duì)加工效率的影響車削車削-連續(xù)連續(xù)銑削銑削-斷續(xù)斷續(xù)車銑削車銑削 插銑插銑78

48、 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199778車-銑組合加工方式 刀具圓錐楔形,車削時(shí),工件旋轉(zhuǎn),刀具也繞其軸線旋轉(zhuǎn)并沿工件軸線走刀.旋轉(zhuǎn)刀具切削改善了刀具散熱條件79 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199779Enlargement of Tooling System -The new process80 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomer

49、s 97 ISCAR All rights reserved 1997801832 801432 66115287 5221395.51114.4917.1567.5Cutting Area (mm) StrategyCutting Area (mm) Conventional Roughing81 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199781插銑 在3軸或4軸專用銑床上插銑加工渦輪葉片： 從渦輪葉片頂部向下一直插銑刀其根部，通過X-Y平面的簡單平移即可加工出復(fù)雜的表面形狀。82 ISCA

50、R 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199782孔的精加工孔的精鏜加工：連續(xù)切削方式等高線間斷切削方式螺紋孔加工：螺旋插補(bǔ)切削方式83 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199783盡量采用順銑盡量采用順銑 對(duì)順銑而言，刀齒一開始切入就碰到硬皮而容易導(dǎo)致刀具破損。但由于逆銑切屑是由薄到厚，在最初切入時(shí)刀具易與工件發(fā)生干摩擦，加重了刀具的粘屑和崩刃，就高溫合金而言，后一矛盾顯得更為突出84 ISCAR

51、 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199784注意要素 切削排屑情況 切屑從刀尖90方向出屑從被加工材料上方切入 最好是順銑盡量避免溫升 冷卻液（應(yīng)對(duì)準(zhǔn)切點(diǎn)） 良好的切屑形狀（最小0.10mm厚)排掉切削熱_多次走刀切深不要一樣85 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199785槽銑與側(cè)銑優(yōu)化建議粗銑槽 軸向進(jìn)刀是解決Inconel 銑槽作業(yè)的好方法。仿形粗銑 直徑50mm(采用大螺旋路線） 直徑5

52、0mm (采用微小螺旋路線）精加工 86 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199786增加刀具剛性增加切削用量增加刀具剛性增加切削用量87 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199787刀具剛性 減少徑向力減少懸伸長度采用高剛性材料加大直徑 f 4333643dElFIElFfFld88 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 19978889 ISCAR 03, Tech SeminarNEW LINECustomers 97 ISCAR All rights reserved 199789Machining of Waspelloy 1Tool: GHFG-32-4293RInsert: GDMY