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1、 高温合金的高速速经济性车削削技巧在车间车削具有有高强度高韧韧性的高温合合金零件，如如果仅只是劳劳动力的输出出，那还算得得上是一件很很好的工作，如如果刀具再能能较长时间的的不需要进行行更换等，那那就更叫操作作者欣喜。 Slabee机械公司(位于俄亥俄俄州的Willloughhby)是一一个多年来就就以专门从事事某些合金，如如：Incoonels、WWaspallloys，以以及其它高韧韧性金属等难难加工材料零零件加工而箸箸名的公司。其其主要原因是是他们已经熟熟练地掌握了了最让操作者者头疼的难加加工材料的车车削技巧，使使用由他们选选择或改进的的刀具，可在在加工中提高高使用寿命，同同时提高切削削速
2、度、节省省加工时间。据据有关部门统统计表明，最最近以来，他他们仅在车削削加工的费用用方面，每年年节约出7万万多美元，极极大地提高了了该公司在激激烈国际市场场的竞争力。 公司现现有100多多个雇员和3350台机床床，产品的加加工与装配都都通过ISOO 90011：20000和AS 99100认证证。主要产品品是面向航空空航天用涡轮轮发动机、液液压伺服阀和和其它医疗器器械等精密加加工市场。 图示为为使用一把由由高硬度高韧韧性的材料制制成、经优化化设计几何形形状和表面涂涂覆有TiAAIN涂层为为主要特点的的高切削性能能TauguuTurn刀刀具，切削由由高温合金制制成的涡轮机机零件。 找找出最佳解决
3、决方案 “各金属加加工车间，为为实现高速切切削，努力寻寻找耐用度高高的切削刀具具，这已经是是一种普遍现现象。然而来来自Slabbe机械公司司的经验表明明，事实并非非如此，普遍遍的规律却不不适用于对高高温合金的加加工，”Inngersooll刀具公公司 Jefff Hoggya先生(以前也是SSlabe公公司的雇员)说，“当你你在为车削高高强度高韧性性材料选购刀刀具时，千万万不要让许多多厂商说的能能延长多少使使用寿命的刀刀具搞得眼花花缭乱，而忘忘记刀具的最最大成本是用用以提高切削削速度，提高高材料切除率率的。因为提提高材料切除除率远比较长长的刀具寿命命使你获得更更大的经济效效益。” 以前，Hoo
4、gya先生生作为一名SSlabe公公司的刀具工工程师，曾被被授权完成一一项有关市场场策划方面的的课题，即为为公司现场生生产的1000种高温合金金零件的高效效率生产，制制订出最佳的的解决方案。在在长达8个月月的时间内，他他调研了几乎乎所有可供使使用刀具的使使用情况。然然后进行严格格挑选，并将将选择好的刀刀具，用来对对承接零件中中生产数量最最大的五种零零件车削的全全过程，进行行了深入细致致切削试验研研究，最后圆圆满完成任务务。 经过过大量切削试试验研究表明明，切削中使使用由Inggresolll 刀具公公司(在伊斯斯诺斯州的RRockfoord市)生生产的 TaaeguTuurn新型刀刀具，经对其
5、其各项要求指指标的测试都都数最好。其其中，可比规规定的基准刀刀具提高500%到最高达达6倍的使用用寿命。“在在评估程序中中，规定的售售后服务一项项，Ingrresolll 刀具公司司也是最出色色的。”Hoogya先生生说，“其它它几家刀具提提供厂商，有有的只发贷给给我们，有的的放下贷就走走人，而只有有Ingreesoll 刀具公司专专门派出一名名工程师协助助我们的试验验研究，帮了了不少的忙。 图为JJeff HHogya和和Nick Valleetta两位位先生。使用用新型刀具，对对五种不同高高温合金零件件进行了比较较性切削试验验研究，找到到了既能得到到高生产效率率，又能延长长刀具使用寿寿命的
6、合适切切削速度进行行加工。 试验结果 以下是是Hogyaa先生等人对对五种零件进进行切削试验验研究的结果果： 选择1175 sffpm的切削削速度和0.008 iipr的进给给速度。使刀刀具的使用寿寿命从原来只只能加工2个个增加到 112个零件。后后来将切削速速度提高到1185 sffpm，进给给速度提高到到0.0099 ipr，则则刀具的使用用寿命为能加加工10个零零件，比原来来提高5倍。生生产效率提高高12%。 加工由IInconeel 7188 材料制成成的制动手柄柄。零件长22.180英英寸，选择1165 sffpm 的切切削速度和00.007 ipr的进进给速度。使使刀具的使用用寿命
7、从原来来只能加工77个增加到 27个零件件。后将切削削速度提高到到175 ssfpm，进进给速度提高高到0.0008 iprr，则刀具的的使用寿命为为能加工255个零件。生生产效率提高高13%。加加工由Wasspallooy材料制成成的大径螺栓栓。零件长11.560英英寸，刀具使使用寿命，在在两种情况下下得到提高。粗粗加工时，选选择155 sfpm 的切削速度度和0.00065 ippr的进给速速度。使刀具具的使用寿命命从15个提提高到能加工工24个零件件。精加工时时，选择1665 sfppm 的切削削速度和0.003 iipr的进给给速度。使刀刀具的使用寿寿命从15个个提高到能加加工50个零
8、零件。在这种种情况中，切切削速度不能能再提高，因因为它是在双双主轴车床上上加工，加工工时间取决于于两个主轴的的配合使用情情况。 加加工Incoonel 7718制成的的涡轮机零件件。零件长33.280英英寸，粗加工工选择1655 sfpmm 的切削速速度和0.0008 ippr的进给速速度。切削深深度选择0.060英寸寸。使刀具的的使用寿命从从6个提高到到能加工100个零件。精精加工时，开开始选择1665 sfppm 的切削削速度和0.002 iipr的进给给速度。后来来改为选择1180 sffpm 的切切削速度和00.003 ipr的进进给速度，切切削深度0.008英寸寸。使生产效效率提高6
9、00%.最大的的生产效率提提高，主要来来源于加工时时间和刀具交交换次数的减减少。 加工工由Incoonel 7718制成的的销钉。零件件长0.6225英寸，在在Marubbeni CCitizeen M322 瑞士车床床上进行湿式式切削。每个个切削刃从加加工10个零零件到能加工工45个零件件。这种机床床的获利是很很重要的。因因为每次换刀刀需化去5分分钟时间。 随着新新型刀具在更更多高温合金金零件车削中中广泛使用，能能平均增加刀刀具使用寿命命的2 倍。现现在Slabbe公司已有有100多种种不同的难加加工材料的零零件在进行加加工，每年能能节约加工费费用7万多美美元。 较广广应用换来更更大节约 经
10、经评估计算，SSlabe公公司对以上五五种零件进行行的改进加工工，每年可为为公司节省33.3万美元元的加工费用用。 这这是一个数学学问题，在节节省的3.33万美元加工工费用中，只只有约1万美美元是刀具本本身消耗的费费用。 大部部分的节约是是来自切削速速度的提高，因因而使切除率率、生产效率率提高带来好好的经济效益益。 在以上上切削试验中中作出重大贡贡献的是TaaeguTuurn 50030刀片，它它是一个具有有六个切削刃刃的双面三角角形刀片。它它主要从以下下三个方面使使其提高了刀刀具的使用寿寿命： 刀片由亚微微细晶粒的硬硬质合金材料料制成，在高高硬度基础上上大大提高了了刀具韧性。 为使刀具在在切
11、削中降低低切削力，和和能进行最大大限度的自由由切削 ，将将刀具设计成成正前角几何何形状。 将将刀具表面涂涂覆了一层可可比TiN涂涂覆层更能提提高刀具耐用用度和润滑性性能的TiAAlN涂层。 以往刀具的失效原因，主要由于加工高温合金，容易使刀具产生严重的后刀面磨损和月牙洼磨损。一般判断刀具磨损标准是通过检查后刀面磨损量、月牙洼深度和加工中零件的尺寸变化。“加工象高温合金一样昂贵材料的零件时，尽量地早换刀比晚换刀好。”公司工具工程师Larry Blankenship说。 图示为使用一把由高硬度高韧性的材料制成、经优化设计几何形状和表面涂覆有TiAIN涂层为主要特点的高切削性能TauguTurn刀具
12、，切削由高温合金制成的涡轮机零件。 继改进 正当Slabe公司正全神贯注地进行切削试验时，Ingersoll刀具公司销售人员又一次出现， Hogya先生就又欣然接受了他们提供的多种产品。因为他曾被Ingersoll刀具公司新开发刀具的高切削性能所震撼，被他们热诚的售后服务态度所感动。因为他在来Slabe公司之前就是一个刀具销售代表。 致使Hogya先生向Slabe公司呼吁，应立即实施更大范围的改进计划，才能得到更大的发展。公司采纳了他的建议，对公司现有加工能力，给以更进一步改进。现在越来越多的零件加工，使用了TaeguTurn刀具，改变了过去的主要看重刀具使用寿命的旧观念，改进成自始至终保证在
13、高切削速度条件下切削的实际行动。 最终目的不能变 高温合金尽管由于强度高韧性好而难以加工，但它在经济关系上，与车削钢件或铝合金零件加工完全相同，公司介绍。改进刀具的最终目的是使每班加工零件数量得以增加。而延长刀具的使用寿命只作为获得最终目的基础。 sabira:了解更多： 随着硬度合金刀具材料和刀具表面涂覆新技术的不断涌现，促使高温合金车削技术得以迅猛发展，其发展速度，比人们想象的要快得多，Ingersoll车削刀具产品市场经理Ed Woksa说。其主要原因是，第一，专门为切削Inconels合金、Waspalloys合金和钛合金等难加工材料的车削加工，设计了散热性好和能极大地降低切削力的刀具
14、几何形状。多年前，人们在开始车削难加工材料时，将刀具磨得很锋利，其用意是想在切削中增加刀具的剪切作用而减小挤压作用，但由于刚性差，容易引起切削刃破裂。第二，新设计了能提高使用寿命，并能进行高速加工的刀具。 “这些难加工材料的切削，与切削普通钢件相比，需要消耗更多的能量，在包括刀头在内的切削区产生很高的切削温度，”Woksa先生解释说，“所以需要使用能降低切削温度和耐高温的刀具。” 据介绍，使用以上先进刀具和选择合理的切削参数车削高温合金，可比使用普通刀具提高50-80 %的切削速度和5-6倍以上地提高刀具使用寿命(这些指标比竞争对手高出20%)。 其中的一个最典型的例子，是使用由Ingerso
15、ll公司开发的，经精密磨削的TaeguTurn TT5030刀片，在进行车削高温合金车削时，所表现出的以下三个主要特点： 晶粒的亚微细组织。刀具选用亚微细晶粒的硬质合金刀片，具有高的硬度和好的韧性，所以能承受高温合金车削中产生的很高切削温度，和很大切削力作用下产生的零件变形。还具有较高的防止刀具变脆的横向断裂强度。 周边磨削刀片。对双面三角形TT5030刀片的周边和外形进行磨削，能使刀具产生出金相组织最均匀、表面粗糙度好和锋利的切削刃。使刀具能在很大的剪切力作用下进行切削 ，较好地减小使切削力增大和切削温度升高的摩擦力。经周边磨削的切削刃，可保留一个仅有0.0005 英寸宽的刃带，为普通只经压
16、制的刀片切削刃刃带宽度的三分之一到五分之一，所以能产生出较为理想的表面粗糙度，这一点对于最多选用高温合金材料制造的航空航天和医学工业用零件是相当重要的。 表面涂覆TiAlN。经过PVD涂覆工艺，能在刀具表面涂覆一层很薄的TiAlN涂覆层，所以特别适用于对锋利切削刃的涂覆。这一特点对于高温合金的加工尤其重要。 它能使用锋利的切削刃切削，同时提高刀具使用寿命。其原因是采取PVD涂覆工艺，能给刀具切削刃表面提供一个可防止以往高温合金切削中最容易产生裂纹的压应力，而没有减少刀具韧性。这是因为它没有以往CVD涂覆工艺要求那么高的涂覆时需要的高温，所以它能提供一个密度高、金相组织均匀的涂覆表面，极好地延长
17、了刀具的使用寿命。 还有一个原来使用 CVD涂覆刀具的用户,现在使用TT5030刀片，加工钛合金零件，使用户从160提高到350 sfpm的切削速度，从0.008 ipm到0.010 ipm地增加进给速度。切削深度为0.150英寸，在湿式切削中，提高3倍以上的刀具使用寿命。使加工周期由原来的5周减少到2周。 另一个早期用户也使用TT5030刀片，选择200 sfpm的切削速度、0.010 ipm进给速度和0.200英寸的切削深度。加工由 Inconel 625材料制成的飞机的燃气缸零件，使刀具使用寿命提高了2.5倍。所以许多公司都企图将 TT5030刀片，用于在较高切削速度下，加工自已的包括难
18、加工材料在内的产品零件。“我们在加工高温合金，尤其是在加工各种不同的高温合金，最容易犯的一个重要错误是企图使用加工一般材料的刀具和方法加工不同的高温合金零件。”Woksa先生说。 当你为车间加工高温合金选择刀具时，应该在许多刀具中，选择亚微细晶粒组织的硬质合金刀具，并作好经过手工研磨修锐刀刃的准备工作，使其能在高温、大切削力条件下切削，而且不产生切削刃崩裂。并应在刀具表面 PVD涂覆一层TiAlN，以提高刀具使用寿命。 “最后，当你已经使刀具的使用寿命得到提高时，请一定只把它作为一种手段和将它及时地转变到提高切削速度上去，”Woksa先生说，“其真正的收获应最终落实在每班下来，产品箱里的加工好的零件数量，而不只是刀具每个切削刃能加工零件的数量。”