一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法
2023-06-01 08:36:46 2
專利名稱：一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法
技術領域：
本發明屬於機械加工技術領域，特別涉及一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法。
背景技術：
近十年來，應用硬質合金刀具加工鈦基、鎳基和鈷基高溫合金已經得到廣泛普及， 硬質合金材料在低於600°C的工作溫度下所表現出來的高硬度及高韌性成為切削高溫合金 及鈦合金非常理想的的刀具。但硬質合金刀具有一個致命的弱點，其熔點約為1200°C，當切 削區溫度高於80(TC時，刀刃的強度和硬度會大幅度下降，磨損加劇，甚至難以完成正常切 削。因此，應用硬質合金刀具切削高溫合金材料時，為避免切削區溫度過高，轉速只能維持 在15rpm左右。對加工餘量較大的零件，由於緩慢的切削速度，金屬去除率很低，佔機時間 很長，生產成本大大增加，現代數控工具機的潛力遠遠沒有發揮出來。隨著新型發動機性能不 斷提高，新材料不斷湧現，硬質合金刀具已經很難適應。 儘管陶瓷材料與硬質合金材料相比韌性與耐磨性相差很多，但其高溫穩定性是硬 質合金刀具遠遠達不到的。理論上說，陶瓷刀具的切削速度和金屬去除率應是硬質合金刀 具的5 10倍甚至更多，但實際應用中卻很難達到，陶瓷刀具的成本較高，往往因採用陶瓷 刀具達不到相應的效果而浪費了成本，因此研究一種採用陶瓷刀具加工高溫合金材料的方 法是目前急需解決的問題.
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法。
本發明的方法為 選取材質為鎳基高溫合金和鈷基高溫合金的機匣鍛件，採用數控工具機對機匣鍛件 進行加工，數控工具機安裝的刀具為陶瓷刀具，進給速度F = 0. 15 0. 23咖，切深=0. 5 1. 7mm，控制刀具的轉速S = 130 290rpm，加工獲得機匣零件。 上述方法中，加工時採用斜向切削方式，切深由淺到深，最終刀具升高至離開高溫 合金材料，通過多次切削和切深遞減，能夠有效的延長刀具壽命。 本發明的原理在於採用陶瓷刀具加工高溫合金材料，加工的進給速度、切深和刀 具轉速都有一個適應值，超過該高溫合金材料所對應的適應值時，無論是提高或降低參數， 都不能正常進行加工；切削加工中的鐵屑成型是一種典型的大變形過程，涉及到材料非線 性，幾何非線性以及邊界非線性問題，在高速切削過程中還涉及到熱力藕合問題。應用陶瓷 刀具實現高速切削的核心就是要充分利用陶瓷材料的高溫特性，提高切削速度，使切削熱 量不斷聚積，切削區溫度升高，軟化鐵屑，使切削變得很容易。本發明的方法適用於硬度在 HRC33 50的高溫淬火鋼、鎳基高溫合金、鈷基高溫合金以及各類鑄鐵材料，不適用於燃點 低的合金。 本發明的方法採用陶瓷刀具替代傳統的硬質合金刀具，通過設置合理的加工參數，加工獲得發動機機匣零件，與傳統方式相比，提高加工效率60%以上，節約成本20%以上。
圖1為本發明實施例中陶瓷刀具加工的零件與硬質合金刀具加工的零件效果對 比圖，圖中a為陶瓷刀具加工的零件，b為硬質合金刀具加工的零件。
具體實施例方式本發明實施例中採用的鎳基高溫合金為GH4169環形鍛件，硬度HRC40。
本發明實施例中採用的鈷基高溫合金為K77環形鍛件，硬度HRC33。
實施例1 機匣鍛件為鎳基高溫合金GH4169環形鍛件。 採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具為陶瓷刀具RNGN 120700 T1WG300刀片，進給速度F = 0. 15mm，切深二 0. 5mm，控制刀具的轉速S = 130rpm，
加工獲得機匣零件。 加工後刀具磨損輕微，刀刃形狀完好。與採用硬質合金刀具加工相比，提高加工效 率60%以上，節約成本20%以上。 採用上述材料調整參數進行對比試驗，刀具的轉速為90 100rpm，其餘參數相
同，加工後刀刃側面出現較深的溝狀磨損，刀尖處有損壞現象。 實施例2 環形鍛件材料同實施例l。 採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具為陶瓷刀具，進給速度F
=0. 23咖，切深=1. 7mm，控制刀具的轉速S = 290rpm，加工獲得機匣零件。 加工後刀具磨損輕微，刀刃形狀完好。與採用硬質合金刀具加工相比，提高加工效
率60%以上，節約成本20%以上。 實施例3 環形鍛件材料同實施例1 。 採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具為陶瓷刀具，進給速度F
=0. 19咖，切深=1. lmm，控制刀具的轉速S = 200rpm，加工獲得機匣零件。 加工後刀具磨損輕微，刀刃形狀完好。與採用硬質合金刀具加工相比，提高加工效
率60%以上，節約成本20%以上。 實施例4 機匣鍛件為K77環形鍛件。 採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具為帶有負倒稜的陶瓷刀 具，進給速度F = 0. 16咖，切深=0. 9mm，控制刀具的轉速S = 180rpm，加工獲得機匣零件。
加工完成後刀片只有正常磨損，加工後尺寸滿足要求，粗糙度達到Ral. 6，加工效 率與傳統方法相比提高80倍。加工後的零件表面效果如圖la所示。 採用傳統硬質合金刀具對同材質零件進行加工，加工後零件表面效果如圖lb所 示。
採用上述材料調整參數進行對比試驗，刀具的轉速為90 100rpm，其餘參數相
同，加工後刀刃撞碎或嚴重磨損。 實施例5 機匣鍛件為K77環形鍛件。 採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具同實施例4，進給速度F
=0. 22咖，切深=1. 6mm，控制刀具的轉速S = 270rpm，加工獲得機匣零件。 加工完成後刀片只有正常磨損，加工後尺寸滿足要求，粗糙度達到Ral. 6，加工效
率與傳統方法相比提高50倍。 實施例6 機匣鍛件為K77環形鍛件。 採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具同實施例4，進給速度F
=0. 17咖，切深=0. 9mm，控制刀具的轉速S = 190rpm，加工獲得機匣零件。 加工完成後刀片只有正常磨損，加工後尺寸滿足要求，粗糙度達到Ral. 6，加工效
率與傳統方法相比提高30倍。
權利要求
一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法，其特徵在於機匣零件的材質為鎳基高溫合金或鈷基高溫合金，加工方法為採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具為陶瓷刀具，進給速度F＝0.15～0.23mm，切深＝0.5～1.7mm，控制刀具的轉速S＝130～290rpm。
2. 根據權利要求1所述的一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法，其特徵在於所述的 鎳基高溫合金為GH4169。
3. 根據權利要求1所述的一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法，其特徵在於所述的 鈷基高溫合金為K77。
全文摘要
一種採用陶瓷刀具加工機匣零件的方法，屬於機械加工技術領域，機匣零件的材質為鎳基高溫合金或鈷基高溫合金，加工方法為採用數控工具機對機匣鍛件進行加工，數控工具機安裝的刀具為陶瓷刀具，進給速度F＝0.15～0.23mm，切深＝0.5～1.7mm，控制刀具的轉速S＝130～290rpm。本發明的方法採用陶瓷刀具替代傳統的硬質合金刀具，通過設置合理的加工參數，加工獲得機匣零件，與傳統方式相比，提高加工效率60％以上，節約成本20％以上。
文檔編號B23C3/00GK101774036SQ20091024888
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者周洪友, 崔晶, 師俊東, 李冬梅, 李志強, 林海濤, 胡曉松, 董宇, 趙明 申請人:瀋陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司