CN101774036A - 一种采用陶瓷刀具加工机匣零件的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用陶瓷刀具加工机匣零件的方法，属于机械加工技术领域，机匣零件的材质为镍基高温合金或钴基高温合金，加工方法为：采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具为陶瓷刀具，进给速度F＝0.15～0.23mm，切深＝0.5～1.7mm，控制刀具的转速S＝130～290rpm。本发明的方法采用陶瓷刀具替代传统的硬质合金刀具，通过设置合理的加工参数，加工获得机匣零件，与传统方式相比，提高加工效率60％以上，节约成本20％以上。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种采用陶瓷刀具加工机匣零件的方法。
背景技术
近十年来，应用硬质合金刀具加工钛基、镍基和钴基高温合金已经得到广泛普及，硬质合金材料在低于600℃的工作温度下所表现出来的高硬度及高韧性成为切削高温合金及钛合金非常理想的的刀具。但硬质合金刀具有一个致命的弱点，其熔点约为1200℃，当切削区温度高于800℃时，刀刃的强度和硬度会大幅度下降，磨损加剧，甚至难以完成正常切削。因此，应用硬质合金刀具切削高温合金材料时，为避免切削区温度过高，转速只能维持在15rpm左右。对加工余量较大的零件，由于缓慢的切削速度，金属去除率很低，占机时间很长，生产成本大大增加，现代数控机床的潜力远远没有发挥出来。随着新型发动机性能不断提高，新材料不断涌现，硬质合金刀具已经很难适应。
尽管陶瓷材料与硬质合金材料相比韧性与耐磨性相差很多，但其高温稳定性是硬质合金刀具远远达不到的。理论上说，陶瓷刀具的切削速度和金属去除率应是硬质合金刀具的5～10倍甚至更多，但实际应用中却很难达到，陶瓷刀具的成本较高，往往因采用陶瓷刀具达不到相应的效果而浪费了成本，因此研究一种采用陶瓷刀具加工高温合金材料的方法是目前急需解决的问题.
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种采用陶瓷刀具加工机匣零件的方法。
本发明的方法为：
选取材质为镍基高温合金和钴基高温合金的机匣锻件，采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具为陶瓷刀具，进给速度F＝0.15～0.23mm，切深＝0.5～1.7mm，控制刀具的转速S＝130～290rpm，加工获得机匣零件。
上述方法中，加工时采用斜向切削方式，切深由浅到深，最终刀具升高至离开高温合金材料，通过多次切削和切深递减，能够有效的延长刀具寿命。
本发明的原理在于：采用陶瓷刀具加工高温合金材料，加工的进给速度、切深和刀具转速都有一个适应值，超过该高温合金材料所对应的适应值时，无论是提高或降低参数，都不能正常进行加工；切削加工中的铁屑成型是一种典型的大变形过程，涉及到材料非线性，几何非线性以及边界非线性问题，在高速切削过程中还涉及到热力藕合问题。应用陶瓷刀具实现高速切削的核心就是要充分利用陶瓷材料的高温特性，提高切削速度，使切削热量不断聚积，切削区温度升高，软化铁屑，使切削变得很容易。本发明的方法适用于硬度在HRC33～50的高温淬火钢、镍基高温合金、钴基高温合金以及各类铸铁材料，不适用于燃点低的合金。
本发明的方法采用陶瓷刀具替代传统的硬质合金刀具，通过设置合理的加工参数，加工获得发动机机匣零件，与传统方式相比，提高加工效率60％以上，节约成本20％以上。
附图说明
图1为本发明实施例中陶瓷刀具加工的零件与硬质合金刀具加工的零件效果对比图，图中a为陶瓷刀具加工的零件，b为硬质合金刀具加工的零件。
具体实施方式
本发明实施例中采用的镍基高温合金为GH4169环形锻件，硬度HRC40。
本发明实施例中采用的钴基高温合金为K77环形锻件，硬度HRC33。
实施例1
机匣锻件为镍基高温合金GH4169环形锻件。
采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具为陶瓷刀具RNGN 120700 T1WG300刀片，进给速度F＝0.15mm，切深＝0.5mm，控制刀具的转速S＝130rpm，加工获得机匣零件。
加工后刀具磨损轻微，刀刃形状完好。与采用硬质合金刀具加工相比，提高加工效率60％以上，节约成本20％以上。
采用上述材料调整参数进行对比试验，刀具的转速为90～100rpm，其余参数相同，加工后刀刃侧面出现较深的沟状磨损，刀尖处有损坏现象。
实施例2
环形锻件材料同实施例1。
采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具为陶瓷刀具，进给速度F＝0.23mm，切深＝1.7mm，控制刀具的转速S＝290rpm，加工获得机匣零件。
加工后刀具磨损轻微，刀刃形状完好。与采用硬质合金刀具加工相比，提高加工效率60％以上，节约成本20％以上。
实施例3
环形锻件材料同实施例1。
采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具为陶瓷刀具，进给速度F＝0.19mm，切深＝1.1mm，控制刀具的转速S＝200rpm，加工获得机匣零件。
加工后刀具磨损轻微，刀刃形状完好。与采用硬质合金刀具加工相比，提高加工效率60％以上，节约成本20％以上。
实施例4
机匣锻件为K77环形锻件。
采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具为带有负倒棱的陶瓷刀具，进给速度F＝0.16mm，切深＝0.9mm，控制刀具的转速S＝180rpm，加工获得机匣零件。
加工完成后刀片只有正常磨损，加工后尺寸满足要求，粗糙度达到Ra1.6，加工效率与传统方法相比提高80倍。加工后的零件表面效果如图1a所示。
采用传统硬质合金刀具对同材质零件进行加工，加工后零件表面效果如图1b所示。
采用上述材料调整参数进行对比试验，刀具的转速为90～100rpm，其余参数相同，加工后刀刃撞碎或严重磨损。
实施例5
机匣锻件为K77环形锻件。
采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具同实施例4，进给速度F＝0.22mm，切深＝1.6mm，控制刀具的转速S＝270rpm，加工获得机匣零件。
加工完成后刀片只有正常磨损，加工后尺寸满足要求，粗糙度达到Ra1.6，加工效率与传统方法相比提高50倍。
实施例6
机匣锻件为K77环形锻件。
采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具同实施例4，进给速度F＝0.17mm，切深＝0.9mm，控制刀具的转速S＝190rpm，加工获得机匣零件。
加工完成后刀片只有正常磨损，加工后尺寸满足要求，粗糙度达到Ra1.6，加工效率与传统方法相比提高30倍。
Claims (3)
1.一种采用陶瓷刀具加工机匣零件的方法，其特征在于机匣零件的材质为镍基高温合金或钴基高温合金，加工方法为：采用数控机床对机匣锻件进行加工，数控机床安装的刀具为陶瓷刀具，进给速度F＝0.15～0.23mm，切深＝0.5～1.7mm，控制刀具的转速S＝130～290rpm。
2.根据权利要求1所述的一种采用陶瓷刀具加工机匣零件的方法，其特征在于所述的镍基高温合金为GH4169。
3.根据权利要求1所述的一种采用陶瓷刀具加工机匣零件的方法，其特征在于所述的钴基高温合金为K77。
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| CN (1) | CN101774036A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103264183A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-08-28 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种复杂机匣类零件外型锥面随形铣加工方法 |
| CN111906360A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-10 | 西安交通大学深圳研究院 | 一种镍基高温合金闭式叶轮粗加工方法 |
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2009
- 2009-12-30 CN CN200910248882A patent/CN101774036A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103264183A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-08-28 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种复杂机匣类零件外型锥面随形铣加工方法 |
| CN103264183B (zh) * | 2013-05-23 | 2016-06-01 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种复杂机匣类零件外型锥面随形铣加工方法 |
| CN111906360A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-10 | 西安交通大学深圳研究院 | 一种镍基高温合金闭式叶轮粗加工方法 |
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