隨著科技的發(fā)展使得當(dāng)今大量零部件的結(jié)構(gòu)異形化、形狀復(fù)雜化及型面多樣化，如鈦合金的整體葉輪、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤(pán)。難加工材料如奧氏體不銹鋼、淬火鋼、鈦合金、高溫合金和鈦合金等材料，一方面由于難加工材料硬度高、熔點(diǎn)高、耐磨性好、抗氧化和抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以其在航空航天和石油化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；另一方面
傳統(tǒng)材料的加工工藝、加工方法和加工刀具無(wú)法滿足難加工材料結(jié)構(gòu)件的加工要求，需要從難加工材料及其結(jié)構(gòu)件的可加工性和加工工藝方法出發(fā)，提出合理的加工方法：采用相位圖方法分析難加工材料的可加工性；選取適合的加工工藝方法--高壓冷卻方法，微量潤(rùn)滑切削（MQL）加工，加熱（激光）輔助切削加工，低溫冷卻輔助切削加工；還有提高難加工材料切削效率的方法：刀具設(shè)計(jì)、刀具涂層和材料、刀具幾何參數(shù)的合理選擇、選取合理的切削用量和加工方式。針對(duì)難加工材料的加工可以參照一些廠家的加工方案。
本文主要討論難加工材料需要考慮的4個(gè)要點(diǎn)：用合理的刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)來(lái)控制切削力、冷卻潤(rùn)滑輔助工藝、合理的加工工藝和考慮刀具性價(jià)比的合理刀具效率。并列舉幾個(gè)提高難加工材料的加工效率和刀具使用壽命的解決方案。
1.
（1）適當(dāng)?shù)乜刂频毒叩那邢髁?/span>
切削力的方向和大小直接影響刀具的使用壽命及工件（尤其是薄壁件）的加工質(zhì)量。切削參數(shù)對(duì)切削力的影響如圖1所示，山高推出的計(jì)算主切削力的Kienzle定律，橫向?yàn)檫M(jìn)給量或切深，縱向?yàn)榍邢髁Α＿M(jìn)給量比切削深度對(duì)切削力的影響更顯著，如山高刀具公司整體合金銑刀研發(fā)出專用于高溫合金、鈦合金及不銹鋼等材料的高效刀具，既提高了加工效率和刀具使用壽命，又能降低加工風(fēng)險(xiǎn)，保證零件的加工質(zhì)量。
圖1 切削參數(shù)對(duì)切削力的影響
（2）合理的輔助加工工藝措施
加工難加工材料時(shí)，適當(dāng)?shù)靥岣呒庸ぞ€速度并實(shí)施充分的冷卻，能夠有效
（3）選用高效加工方法加工難加工材料
目前常用的幾種高效加工方法有：片皮法、層切法、擺線法及插銑法等。如采用片皮法大切深小切寬的方式，盡可能地使刀具少處在產(chǎn)生熱量區(qū)域內(nèi)而多處于散熱區(qū)域，以提高刀具使用壽命。無(wú)論采用哪種方法，其目的都是在加工過(guò)程中減少加工熱的產(chǎn)生。難加工材料的高效加工方法會(huì)顯著地影響刀具的加工效率和刀具使用壽命。
（4）刀具性價(jià)比的均衡
很多人都很看重刀具的價(jià)格及使用壽命而往往忽視了刀具的效率問(wèn)題，然而刀具效率的提升所節(jié)約下來(lái)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于刀具自身的成本。圖2所示是切削速度與刀具成本、機(jī)床成本、總加工成本和每小時(shí)加工零件數(shù)的關(guān)系圖，從圖2中可以看出，既保證加工效率（每小時(shí)加工零件數(shù)），又兼顧其他成本時(shí)，加工需要選取合理的加工速度。
圖2 切削速度對(duì)加工成本影響圖
2.難加工材料的加工實(shí)例
實(shí)例1：采用刀具涂層和高壓冷卻進(jìn)行鈦合金的銑削。
對(duì)Ti6Al4V材料機(jī)匣件在200 bar情況下的加工案例，加工條件如下：刀桿型號(hào)為 R220.69-0040-12-5，F(xiàn)40M涂層，其刀片型號(hào)為XOEX120416R-M07/XOMX120416R-ME08；切削參數(shù)： fz= 0.14mm/z， ap =2mm，ae= 15mm，10 bar高壓冷卻。機(jī)匣件如圖3所示，材料為T(mén)i6Al4V。刀具涂層如圖4所示，包括有TiN、（Ti，Al）N、Ti(C，N)和TiN結(jié)合涂層。切削速度對(duì)刀具使用壽命的影響如圖5所示，縱向?yàn)榈毒哌B續(xù)切削時(shí)間，橫向?yàn)榍邢?typo id="typo-1621" data-origin="線速度" ignoretag="true">線速度，從而可以看出采用涂層的刀具切削Ti6Al4V的切削速度在60～80m/min時(shí)，刀具使用壽命較短，為了保證該涂層的刀具使用壽命，可選切削速度為40～50m/min。
圖3 機(jī)匣件
圖4 刀具涂層示意圖
圖5 切削速度對(duì)刀具壽命影響
實(shí)例2：新型銑刀高進(jìn)給銑削的應(yīng)用。
?。?）采用較小的軸向切削深度，較大的每齒進(jìn)給量（尤其對(duì)于加工大懸伸深模腔時(shí)，傳統(tǒng)圓刀片銑刀軸向切深不大），實(shí)際金屬切除率明顯提高，比用傳統(tǒng)圓刀片加工效率高。
?。?）新型銑刀與圓片銑刀的總切削力方向如圖6所示，該種新型銑刀的總切削力的軸向分力較大，提高刀具切削剛性，尤其當(dāng)加工大懸伸深模腔時(shí)，加工穩(wěn)定性比傳統(tǒng)圓刀片銑刀好。山高新產(chǎn)品軸向切削深度高達(dá)1.8mm。
新型銑刀加工模具型腔如圖7所示。加工要求、條件及狀態(tài)：加工模具型腔，預(yù)硬模具鋼56HRC；刀杠型號(hào)為R217.21-2525.0-R100.3 (Ф25 mm)；刀片型號(hào)：218.19-100T-T3-MD06，F(xiàn)15M；切削參數(shù)：Vc=195m/min， N=2 500r/min，fz=0.53mm/z，Vf = 4 000mm/min，ap=0.3mm。
圖6 新型銑刀與圓片銑刀的總切削力方向
圖7 新型銑刀加工模具型腔
3.結(jié)論
難加工材料的機(jī)械特性決定了其可加工性差的特點(diǎn)?？刹捎眠x配適合的刀具和加工參數(shù)降低切削力。采用高壓冷卻的輔助加工工藝，選用適合的高效加工方法，考慮刀具性價(jià)比均衡優(yōu)化等要素，可提高難加工
內(nèi)容摘自金屬加工冷加工2015年第14期