低壓一級內(nèi)環(huán)車削的工藝改進畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　低壓一級內(nèi)環(huán)車削的工藝改進</p><p>　　【摘要】：本文針對低壓一級內(nèi)環(huán)精加工工序工藝改進過程進行分析和論證，通過改制夾具，改進加工路線和切削用量，使零件加工達到了零件圖紙要求。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】：高溫合金、薄壁件、易變形、工藝路線</p><p><b>　　前 言</b></p>

2、<p>　　低壓一級內(nèi)環(huán)是航空發(fā)動機上一重要零件。該零件材料為GH1140，是鐵鎳基高溫合金，毛坯是鍛坯，最大旋轉(zhuǎn)直徑為346mm,最長為22mm,最薄處為1.2mm，該零件屬于典型薄壁旋轉(zhuǎn)件,具體見圖一。由于其材料和形狀的特殊性，在前幾批加工中許多尺寸和技術(shù)要求超差，嚴重影響了零件的交付。在工藝部門的指導下，根據(jù)前幾批加工情況，以及零件特性和變形情況，重新改制了夾具，改進了原來的加工路線和切削用量，使以后所加工零件都達到了

3、零件圖紙要求。本文針對低壓一級內(nèi)環(huán)精加工工序工藝改進過程進行分析和論證。</p><p>　　工藝流程及出現(xiàn)的問題</p><p><b>　　1、原工藝流程簡介</b></p><p>　　0工序 毛坯----10-30工序 粗車----40工序 穩(wěn)定處理----45-50工序 半精車----55工序 磨工----60-70工序 精

4、車----75工序 磨工----80工序 拉工----90工序 鉗工----100工序 標印s----110工序 檢驗。</p><p>　　1.1圖二所示粗實線為60工序所加工的尺寸。</p><p>　　1.2 A為支靠面，B為定位面，C為壓緊面。</p><p>　　1.3 改進前本精加工工序加工完后出現(xiàn)如下問題；因為沒有專用夾具，使零件在自由狀態(tài)下

5、產(chǎn)生較為嚴重變形，如：尺寸1.5±0.05的支靠面上變形量最大的有0.14mm，Φ錐面上的橢圓最大的達到0.28-0.35mm。</p><p><b>　　60工序加工內(nèi)容：</b></p><p><b>　　圖 二</b></p><p>　　1.4 圖三所示粗實線為70工序所加工的尺寸</p&g

6、t;<p>　　1.5 B面為支靠面。C面為定位面。D面為壓緊面。</p><p>　　二、加工中出現(xiàn)的問題</p><p>　　1、夾具裝夾時引起零件的變形。</p><p>　　2、壁厚尺寸的局部超差</p><p>　　3、長度尺寸15.7±0.1，16.7±0.1，外圓尺寸Φ 的局部超差，同軸度達不到

7、工藝要求。</p><p><b>　　70工序加工內(nèi)容</b></p><p><b>　　圖 三</b></p><p><b>　　三、工藝分析</b></p><p><b>　　1、零件材料的分析</b></p><p&g

8、t;　　該零件材料為GH1140，為鐵鎳基高溫合金，高溫合金又稱耐熱合金，或熱強合金，能在600℃～850℃的高溫氧化及燃氣腐蝕條件下工作，具有優(yōu)良的熱強性能、熱穩(wěn)定性能。其熱強性取決于組織穩(wěn)定性及原子間的結(jié)合力，這是由于在鐵鎳基中加入了高熔點的Cr、W、Mo、Ti、Nb等元素，原子間結(jié)合力大。另外，高溫合金是航空、航天工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料。</p><p>　　1 高溫合金的可切削性機理 </p>

9、<p>　　1 ．1 成分、 金相組織對可切削性的影響 高溫合金的基體是高熔點的合金元素， 如鐵、 鎳、 鉻、 鈷等， 根據(jù)其中一種金屬占優(yōu)勢， 而具有鐵基 高溫合金、 鐵鎳基高溫合金、 鎳基高溫合金、 鈷基高 溫合金等名稱。 </p><p>　　組成高溫合金的合金元素還有很多種， 包括金 屬和非金屬合金元素， 這些合金元素在高溫合金中 可形成硬度高的化合物， 有的是碳化物， 如碳化鈦 ( T i

10、 C ) 、 碳化釩( V C ) 、碳化鈮( N b C ) 、 碳化鎢( WC ) 等， 碳化物的顯微硬度達 2 4 0 0～3 2 0 0 H V 。有的是氮化 物， 如氮化鈦( T i N) ， 氮化釩( v N) ， 氮化鈮( N b N) 等， 氮化物的顯微硬度更高， 莫氏硬度達 8 ～9 。有的是相間化合物， 如鉻化鐵( F e C r ) 、 鉻化鈷( C o C r ) 、 鉬鉻 化鐵( F e C r M o )

11、 等， 相間化合物的硬度也很高， 顯微硬 度達 1 0 0 0～1 3 0 0 H V 。此外， 還有 A l 2 和 s i ( ) 2 等相間硬質(zhì)點。有的合金元素又熔人固溶體中 使基體得到強化， 例如鋁、 鈦在鎳基奧氏體中形 、 而彌 散分布的金屬間化合物 7 ， 即 N b A l ， T i 強化基 體。鎢、 鉬， 鈮、 鉭等元素則進入這些化臺 組織 復雜化， 又析出它們的碳化物，</p><

12、p>　　由于高溫合金的成分和組織特性， 可切削性 很差， 以4 5號鋼的可切削性為 1 0 0 ％， 高m合金的相 屬材料中可切削性極差的一種。 </p><p>　　高溫合金的抗熱性愈高， 其可切削性愈謦。合 金的抗熱性與合金中的強化相的百分含量成直線關(guān) 系， 合金中強化相愈多其分散程度愈商 合金的抗熱 性就愈高。因此 ， 強化相含量較高的合會就具有較 低的可切削性， 如 </p>

13、<p>　　GH3 4 — GH3 6 — GH1 3 2 — GH1 3 5 — 乙H1 4 0 — GH3 0 — GH3 3 — GH3 7 — GH4 9 </p><p>　　部分高溫合金的可切削性由易到難的J l I j 『 l 序， 隨抗熱性的提高可切削性下降。 </p><p>　　高溫合金可切削性差的原因又可歸納為以 F 幾 個方面：其切削

14、加工性能表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　1.1切削力大。在切削加工過程中，由于其材料強度高，尤其是熱強性高，抗塑變能力強，切削過程中冷作硬化嚴重，工件是未變形口 勺 材料， 切屑 是已塑性變形的材料 ， 即切削過程中伴隨有塑性變 形。對高溫合金來說 ， 由于含有高熔點的激活能大 的元素， 這些元素的原子在合金內(nèi)比較穩(wěn)定， 其原子 脫離平衡位置所需要給予的能量很大， 即塑性變形的抗力大， 因此使得切削加工

15、的切削力增大， 其切削 力比一般鋼材高 2—3倍， 并且摩擦系數(shù)高， 切削熱 也隨之增大。 </p><p>　　1.2切削溫度高。高溫合金的變形抗力大， 切削加工時使切削熱 增大。又因為合金的導熱率很低， 各種高溫合金的 導熱系數(shù) =0 ． 0 3×4 ． 1 8 W／ m ／ ℃左右， 僅為鐵的 1 ／ 6 ， 鋁的 1 ／ 1 0 ， 傳熱困難， 使已變形層( 切屑和被加工 零件) 內(nèi)熱量高度

16、集中， 造成切削溫度很高， 一般可 達 1 0 0 0 ℃左右。在高溫下會增加刀具材料的擴散磨損， 使刀具材料變得脆弱， 其磨損程度隨溫度增大而增大。 </p><p>　　高溫合金的切削溫度很高， 并且它在高溫下仍 具有較高的機械性能( 如強度、 硬度等) ， 使高溫合金 工件與刀具材料之間在高溫下的機械性能差距減 小， 加速刀具的粘結(jié)磨損。 </p><p>　　高溫合金切削加工時

17、發(fā)出的大量熱量還會增高 零件的溫度， 使尺寸和形狀發(fā)生變化，切削高溫使工件產(chǎn)生熱變形大，影響工件的加工精度。</p><p>　　1.3其材料加工硬化嚴重。切削高溫合金時， 已加工表面上的加工硬化現(xiàn) 象較嚴重， 表面上的硬度比基體要高 5 0 ％ 1 0 0 ％。 這是因為高溫合金的軟化溫度高和軟化速度低， 因 此在塑性變形時出現(xiàn)硬化機理。從高溫合金的金相 結(jié)構(gòu)上分析， 合金中含有大量強化相的碳化物或金 屬

18、間化合物溶于奧氏體固溶體中， 從而使固溶體強 化。切削加工過程中， 由于切削熱很高， 在高的切削 熱作用下， 這些強化相( 碳化物或金屬間化合物) 從 固溶體中分解出來， 并呈極細的彌散相分布， 使強化 能力增加， 從而產(chǎn)生加工硬化。切削過程中高溫合金硬化程度高，當基體硬度在HBS255時，其表層硬度比其基體硬度高50%～100%，因此使刀具磨損加劇，降低了刀具使用壽命。</p><p>　　1.4刀具磨損快。在

19、中、低速條件下切削時，容易出現(xiàn)刀具粘結(jié)磨損，而在高速切削時，由于高溫的影響，刀具擴散磨損加劇。</p><p>　　1.5切屑硬而韌，不易折斷，造成切削過程中切屑處理困難。</p><p>　　綜上所述，可知它是一種切削性能差的材料。</p><p>　　2、引起零件變形的原因：</p><p>　　2.1零件壁薄，剛性差；</p>

20、;<p>　　2.2拼裝夾具壓板分布不合理；試制時實際夾具的夾緊與其支靠的地方形成一夾角，當壓緊零件時，壓板與支靠面不在同一處，壓緊力不均勻，使其零件變形、夾緊力越大變形就越大。</p><p>　　2.3加工應(yīng)力引起變形；零件支靠面不平，壓緊時引起變形，主要是粗加工時殘余在零件內(nèi)的應(yīng)力，當零件精加工時殘余內(nèi)應(yīng)力釋放而引起的變形。解決問題的辦法是精加工前進行一次穩(wěn)定處理，盡可能的消除粗加工時殘余在零

21、件內(nèi)的應(yīng)力。</p><p>　　2.4是零件在加工中加工順序不合理，易引起變形。主要是受吃刀量偏大，刀具角度不合理和散熱、冷卻條件等因素的影響。</p><p>　　3、粗加工時刀具磨損大，主要是因為切削三要素不合理。而切削用量三要素對切削溫度的影響程度各不相同，其中，切削速度影響最大，進給量次之，切削深度影響最小；再有切削用量中，對刀具耐用度的影響最大的是切削速度，其次是進給量、影響最

22、小的是切削深度。因此粗加工時，首先就考慮選擇盡可能大的切削深度，其次選擇較大的進給量，最后確定少的切削速度。因此，粗加工時，要盡量達到高的生產(chǎn)率同時、保證刀具耐用度；粗加工的時間太長，隨著切削時間的增加，刀具磨損逐漸增大，刀具磨損后，切削力也就增大切削溫度就升高、變形就大。</p><p>　　4、長度尺寸15.7，17.6處預留余量太多（3～4mm），導致刀具精車時，刀具切入余量太多，故刀具與工件端面接觸面積過

23、大，從而導致零件因軸向切削力太大，壁厚又太薄而變形，致使零件后部的壁厚不均勻而局部超差。</p><p>　　5、冷卻條件對切削溫度影響也很大，因此要選用冷卻效果好的冷卻液以及冷卻流量速度要大。</p><p>　　6、尺寸控制不準的原因</p><p>　　6.1刀具中心不準，對車削加工沒有益處，特別對于被切平面或車削無孔端面的軸心處不允許有凸痕和切斷或端面車削，

24、以及對除圓柱形之外的其他輪廓形狀工件所進行的精加工，都要求將車刀的刀尖中心高度誤差嚴格控制在工件精度允許的范圍內(nèi)，以免產(chǎn)生如圓錐表面的雙曲線誤差或成型表面的線輪廓度誤差等誤差。</p><p>　　6.2刀尖園弧損耗，也影響零件變形控制不準，故精加工時一定要保持刀具鋒利。</p><p>　　6.3測量不準造成進刀不準，從而影響尺寸加工精度。解決方法一般在尺寸準確的地方反復測量，來確定其進

25、刀量。</p><p>　　6.4工件壁薄，車削時容易產(chǎn)生熱變形，不易控制工件的尺寸精度。</p><p><b>　　四、解決措施</b></p><p>　　1、零件修改后工藝流程簡介</p><p>　　0工序 毛坯----10-30工序 粗車----40工序 熱處理----45-50工序 半精車----5

26、5工序 磨工----60工序 精車----65工序 鉗工----70工序 精車----75工序 磨工----80工序 拉工----90工序 鉗工----100工序 標印----110工序 檢驗</p><p><b>　　2、改進前后的對比</b></p><p>　　2.1原有工藝安排由于60工序和70工序都是精車工序，在加工過程中都是因為沒有專用

27、夾具，都只能使用拼裝夾具，所以在裝夾就產(chǎn)生了使工件變形的因素，特別是當60工序加工完尺寸1.5±0.05接好R1.5±0.5后，在自由狀態(tài)下檢查時，工件左端的整個面的變型量在0.12～0.17mm之間，而整個內(nèi)錐的跳動在0.28～0.35mm左右，由于變形的原因，給以后70工序中的尺寸加工帶來嚴重的技術(shù)條件的隱患。</p><p>　　2.2在加工70工序時也是由于工件的裝夾原因產(chǎn)生的變形，更

28、主要的是由于零件的壁厚僅為 較薄，而粗車時留給精車的長度余量較大，雖然經(jīng)過反復吃刀，仍然產(chǎn)生了較大的切削應(yīng)力變形，再加上60工序支靠面有0.12的變形，所以在自由狀態(tài)下造成如下后果： 的壁厚尺寸局部嚴重超差；長度尺寸15.7±0.1，16.7±0.1局部超差；小外圓Φ 的尺寸只能取平均值；大外圓Φ 的尺寸取平均值局部超差。</p><p><b>　　3、工藝調(diào)整說明</b&g

29、t;</p><p>　　針對以上幾個方面的原因分析；在保持原60工序和70工序加工內(nèi)容不變的情況下，作出相應(yīng)改進。</p><p>　　4.3.1 夾具改進</p><p>　　把60工序和70工序的精車工序的夾具由原來的兩套拼裝夾具合并成一套專用夾具，設(shè)計兩套壓板，夾具設(shè)計以工件的Φ內(nèi)孔為定位，左端面為支靠面夾具外圓直徑應(yīng)小于Φ。</p><

30、p><b>　　60工序裝夾示意圖</b></p><p><b>　　圖四</b></p><p><b>　　70工序裝夾示意圖</b></p><p><b>　　圖五</b></p><p>　　3.1.1在加工60工序時，由6點支靠改成全面

31、支靠，支靠面經(jīng)過磨削后達到平面度要求，壓緊面和定位面不動，壓板壓緊時用力均勻。在加工時，把內(nèi)型面分粗；精車，嚴格按順序加工，先加工遠端面，精車時先加工大內(nèi)孔到尺寸，車內(nèi)錐面時注意刀具的鋒利，最后加工1.5±0.05的尺寸。加工內(nèi)孔尺寸Φ。長度尺寸17.6±0.1分別加工到Φ 、Φ ,17.3±0.1將1.5±0.05的尺寸盡量加工到 左右，因為在壓緊狀態(tài)下此零件的變形還是較小，后面增加一道鉗工研磨

32、工序，主要是研磨零件的支靠面，在保證零件壁厚不小于1.5±0.05的情況下，要求零件的平面度在0.02以內(nèi)。</p><p>　　3.1.2在加工70工序時作如下調(diào)整：</p><p>　　參照60工序全面支靠的專用夾具，在壓緊面上也作一個全面壓緊的專用壓板，加工時，首先把尺寸15.7±0.1 ，17.6±0.1粗車留余量0.5mm 0.7±0.1

33、2留余量0.5, Φ Φ 留余量0.6mm, 先加工到1.6mm，3.5±0.05先加工到3.7mm就可以了。</p><p>　　精車時先加工60工序的尺寸因此時余量較少，刀具要求一定要鋒利先加工好大內(nèi)孔尺寸Φ 長度尺寸17.6±0.1接好R1.5±0.5的圓弧，再加工Φ尺寸，接著加工1.5±0.05接好R1.5±0.5的圓弧，這樣加工完后不要卸下工件，接著

34、加工70工序的尺寸，安裝時先按70工序的要求安裝好，再拆60工序的壓緊壓板。加工時先加工長度尺寸17.6±0. 1到上差，0.7±0.12盡量到上差，100 到尺寸， R1.5±0.5到尺寸，15.7±0.1也盡量到下差，加工壁厚 時要特別注意零件的變形量，進刀時盡量控制進刀量的大小，加工完一刀后及時測量，確定零件變形量的大小。在加工尺寸3.5±0.05時，因為是支靠面，在加工過程中可以

35、直接加工到尺寸，在接槽內(nèi)兩個R1±0.3時要特別注意保持刀具鋒利，盡量控制刀尖圓弧盡可能的小一些，以免圓弧接出來后槽內(nèi)右端面尺寸15.7±0.1往外倒，這樣加工完后還要修尺寸15.7±0.1，17.6±0.1到尺寸。最后加工外圓尺寸Φ ，Φ由于其它尺寸都已經(jīng)加工好，零件很薄，所以在加工零件時，要考慮到零件的變形較大，形位公差非常?。ㄍS度0.005在機床上檢測）為確保零件的尺寸</p>

36、<p>　　五、經(jīng)過對以上工藝的過程調(diào)整和改進，以后幾批零件的加工的質(zhì)量檢測，達到如下效果：</p><p>　　1、原夾具經(jīng)過重新申請后，其夾具的裝夾定位方式已符合工藝要求。解決了因夾具裝夾時引起的零件變形。</p><p>　　2、有效地解決了改進前遺留的質(zhì)量問題，如壁厚 和外圓關(guān)鍵尺寸Φ 和Φ 以及同軸度0.005等技術(shù)條件都能達到圖紙要求，使零件合格交付率達百分之九十

37、五以上。</p><p>　　3、精車分粗、精車削，使刀具磨損減小。</p><p>　　六、根據(jù)零件材料性能、差別及其特征，加工時還要采取以下措施：</p><p>　　1 ．2 熱處理改善高溫合金可切削性 </p><p>　　高溫合金的可切削性很差， 切削刀具表面上不 斷增加的接觸溫度 ， 促使流出的切屑與刀具前面發(fā) 生粘附、 粘結(jié)，

38、限制了硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用， 特別在 斷續(xù)切削的情況下， 很難使用。所以， 通常采用高速 鋼刀具?？墒?， 將高速鋼和高溫合金的物理一機械 性能聯(lián)系起來， 就不能采用超過 3 8 m ／ mi n的切削 速度 ， 而且刀具的耐用度依然不高。 </p><p>　　由此看來， 尋求改善高溫合金的可切削性的方 法是非常迫切的， 這種方法借助于特殊熱處理來改 變合金的組織。 </p><p>

39、　　同一種合金因組織狀態(tài)不同往往引起可切削性 的變化很大。對于含碳化物相的奧氏體相合金， 淬火會使可削性顯著惡化， 而且合金中碳含量愈多， 惡化愈甚。在淬火中， 奧氏體被碳合金化， 切削時將析 出亞顯微相， 使切削加工時塑性變形的阻力增大， 所 以主要的切削加工應(yīng)在熱處理前進行。對于含金屬 間化合物相的合金則恰好相反， 淬火能改善合金的 可切削性， 第二相( 金屬間化合物) 愈彌散， 可切削性 愈惡化。 </p><

40、;p>　　為了使高溫合金獲得可切削性最好的組織， 可 進行特殊( 補充) 熱處理。例如鎳基高溫合金 G H 3 3 在 1 0 2 0 " ( 3 時加熱 8小時淬火， 在空氣中冷卻， 再在 9 2 0 ~ C 下作 1 6小時時效處理， 在空氣中冷卻。 經(jīng)過特殊熱處理后合金組織相 當于已軟化狀態(tài)， 強化相的百分含量較小， 并且在這 樣的特殊熱處理后 ， 強化相更加凝聚， 均勻地分布在 固熔體的小晶粒內(nèi)和晶界上， 晶粒

41、也細化， 因此可切 削性得到了顯著的改善， 刀具耐用度提高。 </p><p>　　2、在加工零件時，選擇合理的切削用量從而避免零件表面產(chǎn)生加工硬化；</p><p>　　用 Y G 8車刀對高溫合金 G H 3 3車削時的切削用 量 。 </p><p>　　( 1 ) 切削速度 從圖5可看出， 切削速度 V=2 0 m ／ m i n時車刀 的磨損最小， 在

42、切削速度提高或下降時， 車刀的磨損 量增加， 耐用度下降， 其原因為： </p><p>　　如果 V：1 0 m ／ m i n ， 切削溫度為5 5 0—6 5 0 ％， 被 加工材料的原有硬度變化不大， 切削力和單位壓力 大， 刀具磨損劇烈。 如果 V=2 0 m ／ m i n ， 即切削溫度 7 7 0—8 2 0 ％時， 被加工材料的硬度顯著下降， 切削力和單位壓力小， 刀具磨損小。 <

43、;/p><p>　　如果 V=3 0 m ／ m i n ， 即切削溫度 8 6 0—9 2 5 ~ C時， 被加工材料的硬度急劇下降， 切削力和單位壓力最 小， 但是在這種溫度下， Y G 8刀片的硬度幾乎下降了 5 0 ％， 被加工材料與刀具的粘著作用加強了， 反而使 刀具磨損急劇增大， 車刀耐用度嚴重地下降。 </p><p>　　由此得出結(jié)論， 切削區(qū)域的溫度是決定刀具磨 損的基本

44、因素。因此選用最佳切削速度很重要。 </p><p>　　( 2 ) 走刀量 </p><p>　　試驗條件： Y G 8車刀， y=0 。 、 口=1 4 。 、 =0 。 、 = 4 5 。 ；V=2 0． 8 m／r ai n， 。p=0． 5 mm。 如圖6所示， 隨著走刀量的增大， 車刀磨損增 大， 耐用度 下降。 </p><p>　　( 3

45、 ) 吃刀深度</p><p>　　試驗條件： Y G 8車刀， y=0 。 、 口=1 4 。 、 =0 。 、 4 5 。 ； V=2 0 ． 8 m ／ r n i n ， fl 1 ． 0 ． 1 5 m m ／ r 。 如圖 7所示， 在切削深度 0 ． 2 5 0 ． 7 5 m m范圍 內(nèi)， 隨切削深度增大， 磨損增大的程度低， 但當 o > 0 ． 7 5 m m， 磨損急劇地

46、增大， 耐用度 明顯下降。 </p><p>　　3、保持刀具鋒利，改善刀具表面粗糙度，特別要注意刀具中心高；</p><p>　　4、正確選用刀具幾何角度，在單刃車削鐵鎳基高溫合金操作中，車刀必須具有正前角，這樣金屬始終處于切斷狀態(tài)而避免發(fā)生擠壓過程，如果使用負前角就會產(chǎn)生擠壓過程。正前角的第二個作用就是引導切屑從加工表面脫離。副切削刃是正前角也是重要的，角度必須保持足夠大的空間，同時

47、又能支撐起切削刃。在切屑控制方面合理的前角，足夠的寬度和深度保證產(chǎn)生的切屑卷曲并斷屑，而不是呈塊狀或者節(jié)狀。刀尖半徑要保持刀尖的強度并且有助于散熱，小的刀尖半徑和適當?shù)慕嵌饶茏柚巩a(chǎn)生斷屑粘刀。斷屑的寬度和深度依賴使用的進給速度；切削高溫合金時， 選擇幾何角度的基本準則主 要考慮的是刀具磨損， 即刀具耐用度 7 1 。 </p><p><b>　　( 1 ) 前角 </b></p&g

48、t;<p>　　圖： 2 為前角與車刀耐用度的關(guān)系。試驗條件： W1 8 C r 4 V高速鋼車刀， 斷續(xù)車削， 后角 a=1 2 ° ， 刃傾 角 =0 ° ； ( 1 ) 鎳基 G H 3 3 ， V=8 m ／ m i n ， a =1 ． 0 m m， f =1 ． 5 m t a ／ r ； ( 2 ) 鎳基 G H 3 7 ， V=7 m／ m i n ， a =1 ． 0 m m

49、， </p><p>　?。畯S =2 ． 1 r r u n ／ r ； ( 3 ) 鎳基 K 1 ， V=7 m／ m i n ， a p =1 ． 0 m m， f = 2 ． 1 n m a ／ r ?？紤]到車刀幾何角度應(yīng)滿足幾種在成 分和性能方面較接近高溫合金的加工條件， 三種合 金前角值在 1 5 ° ～2 5 ° 之間較合適。 </p><p>&

50、lt;b>　　( 2 ) 后角 </b></p><p>　　由于高溫合金的高溫強度和塑性高、 加工硬化 大、 導熱系數(shù)小， 為了減小刀具后面與加工表面的摩 擦， 粗車時常采用大值后角， 取 a=1 0 ~ ～1 5 ° </p><p>　　試驗條件： V=7 m／ m i n ， a =1 ． 0 m m， 廠 =2 ． 1 m m ／ r ； 高速鋼車

51、刀車削高溫合金 G H 3 3 ； 前角 y=1 5° ， = 0 ° ， 最佳后角值為 a=1 2 °。 </p><p>　　( 3 ) 刃傾角 </p><p>　　試驗條件： V：7 m ／ m i n ， a ° ：1 ． 0 m m， ，：2 ． 1 m m ／ r ； 高速鋼車刀車削高溫合金 G H 3 3 ； 前角 y：1 5

52、° ， 口 = 1 2 ° ， 確定的刃傾角值為 1 0 ° </p><p>　　5、使加工區(qū)域充分冷卻。要選用高效冷卻以及環(huán)保型的冷卻液；</p><p>　　6、正確選用刀具材料，切削高溫合金時， 塑性變形功消耗大， 刀具所承 受的切削力大， 刀具工作表面和切屑接觸之間的單 位壓力增大。高切削溫度和低導熱率使刀刃很快粘 焊和剝落變鈍。又由于合金內(nèi)含有

53、大量硬度極高的 碳化物或合金化合物的強化相存在， 加工過程中已 加工表面上的加工硬化現(xiàn)象嚴重， 摩擦系數(shù)高， 導致刀具的機械磨損很快。所有這些， 使刀具耐用度很 低。 </p><p>　　刀具耐用度低是切削高溫合金的關(guān)鍵問題， 而 選用合適的刀具材料、 合理的刀具幾何參數(shù)和切削 用量對提高刀具耐用度是十分重要的。 </p><p><b>　　6.1刀具材料 </b&

54、gt;</p><p>　　切削高溫合金的刀具材料要求在高溫下有高的 硬度、 高的耐磨性、 高的抗彎強度和沖擊韌性、 良好的導熱性以及抗粘結(jié)、 抗擴散、 抗氧化的能力等。常 用的刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金兩類。 </p><p>　　( 1 ) 高速鋼 </p><p>　　在生產(chǎn) 中通常采用 W1 8 C r 4 V高速鋼切削高溫 合金時， 耐用度不高， 應(yīng)改用

55、含高釩、 高鈷的高速鋼， 圖 1所示為用 W1 0 C r 4 V 4 C o 5高速鋼斷續(xù)車削鎳基 高溫合金 G H 3 3時的切削速度與耐用度的關(guān)系， 為 了比較， 圖中列出了W1 8 C r 4 V高速鋼車刀車削上述 合金的切削速度與耐用度的關(guān)系。由圖可知， 采用 W1 0 C r 4 V 4 C o 5鋼車刀比 W1 8 C r 4 V鋼車刀其耐用度 高出 1 ． 5 ～2 ． 5 倍。 </p><p&

56、gt;　　由于含鈷高速鋼中含有資源稀少而價格昂貴的 鈷， 因此要優(yōu)先考慮采用 高釩鋼。新 型高速 鋼 wl 0 Mo 4 c I 4 V 3 A l ( 代號 5 F 6 ) 能保證較高的耐用度， 經(jīng) 過在生產(chǎn)中使用， 證實了它的耐用度與含鈷高速鋼 相近。 </p><p>　　( 2 ) 硬質(zhì)合金 </p><p>　　硬質(zhì)合金是 目前切削高溫合金的常用材料， 一 般選用 Y G類

57、硬質(zhì)合金如 Y G 6 、 Y G 8等進行粗車， 選 用 ， Y W2 ， Y A 6等進行精車， 但這些刀具材料在 切削高溫合金時效率低、 耐用度不高。選用 8 1 3硬 質(zhì)合金加工鐵鎳基高溫合金如 G H 3 3時， 效果尚可， 耐用度較高， 工件表面粗糙度也較低； 選用 W4硬質(zhì) 合金加工鑄造鐵鎳基高溫合金如 K 1 4 ， 效果較好； 此 外， 6 2 3 、 1 0 4 ~ , 、 Y G DH等硬質(zhì)合金也可用于切削高溫

58、 合金。 </p><p>　　加工高溫合金一般不采用 Y T類硬質(zhì)合金， 雖 然它的硬度和耐磨性很高， 擴散溫度高于 Y G類硬 質(zhì)合金， 但 Y T類硬質(zhì)合金抗彎強度低， 成分中含有 碳化鈦， 在高溫下易引起擴散磨損。用 Y T類硬質(zhì) 合金切削高溫合金時， 易發(fā)生刀具材料內(nèi)部應(yīng)力集 中和裂紋擴大， 使刀刃崩落。此外， 碳化鈦在鎳中溶 解度大， 使高溫合金性能發(fā)生變化。 用硬質(zhì)合金刀具對高溫合金進行斷續(xù)切削

59、是困 難的， 切屑和硬質(zhì)合金容易粘焊， 當粘焊的切屑所粘 附的顆粒脫落時， 會使車刀的前面或后盡量選用紅硬性高的新牌號硬質(zhì)合金。選用車削高溫合金車刀材料的原則是： 硬質(zhì)合 金一般用于硬度大于 2 5 0 H V( 相當2 4 8 H B ) 的材料的 連續(xù)車削； 高速鋼一般用于硬度小于 2 5 0 H V的材料 的斷續(xù)或連續(xù)車削。應(yīng)用硬質(zhì)合金車刀連續(xù)車削大 多數(shù)變形高溫合金很有效 </p><p>　　刃磨車削高

60、溫合金的車刀時， 在主后面應(yīng)磨出 0 ． 2 0 ． 4 m m寬的切削刃帶。前面不磨出 負倒棱， 車刀刃磨要鋒利， 刀刃不許有微小的鋸齒形 缺陷， 各切削刃面的表面粗糙度達 R 0 ． 4以下。主 后面一般磨成凹圓弧形， 以減少由于摩擦產(chǎn)生的熱 粘結(jié)性， 延長車刀的耐用度。 車削高溫合金的切削用量隨切削條件以及合金 牌號、 狀態(tài)的不同而不同。用硬質(zhì)合金車刀粗車時， 切削速度 V=4 0 m ／ m i n左右， 部分鑄造高溫

61、合金 = 1 0 m ／ m i n左右， 切削深度 a 。 =3～ 7 m m， 走刀量f= 0 ． 2～0 ． 3 5 m m／ r ； 精車時， V=5 0 m ／ m i n左右， 0 = 0 ． 1 5～ 0 ． 4 m m， 廠 = 0 ． 1 ～0 ． 1 6 m m ／ r 。用高速鋼車刀粗車時， V=1 8 m ／ m i n左右， 0 p =3～7 m m， f=0 ． 2～ 0 ． 3 5 m m／ r ；

62、 精車時， V=2 5 m／ m i n左右， 0 =0 ． 1 5～ 0 ． 4 m m， f=0 ． </p><p>　　必要時也用高速鋼車刀加工硬度大于 HV 2 5 0的材料， 這時應(yīng)降低切削速度約 5 0 ％。又如用硬質(zhì)合金車刀加工硬度小于 HV 2 5 0的材料， 這時可提高 切削速度或增大走刀量約 3 0 ％。 車削高溫合金會產(chǎn)生高的摩擦熱， 因而需要采 用合適的冷卻潤滑液以保證良好的切削。

63、使用冷卻潤滑液時， 切削速度較干切削約可提高 2 5 ％， 不但提高了生產(chǎn)率， 也降低了表面粗糙度， 提高了表而質(zhì)量。在車削鎳基高溫合金時， 有時也使用二氧化碳冷卻劑， 這種冷卻劑因價格昂貴使用受到限制， 但在切削深度不超過 2 ． 5 m m時， 能迅速逸散高的切削 熱， 車刀壽命提高 4 0 0 ％。 車削高溫合金工件時要嚴格防止加工中發(fā)生振動， 為避免頂尖的磨損和隨之而產(chǎn)生的振動， 應(yīng)特別強調(diào)的是， 為了充分發(fā)揮硬質(zhì)合金刀具的

64、切削性能， 切削機床的剛度是很重要的因素， 應(yīng)選用功率大、 精度高的機床設(shè)備。 在精車時， 零件尺寸公差應(yīng)在上限， 或適當留出尺寸收縮余量， 防止零件冷卻至常溫時尺寸收縮變小， 導致零件報廢。 </p><p>　　車削時， 若采用硬質(zhì)合金刀具， 刀具磨損十分嚴重 ， 為此國內(nèi)外相繼研究采用新刀具材料加工高溫合金， 與Y D1 5和 Y G 1 0 H T等硬質(zhì)合金刀片的切削壽命相比， 立方氮化硼( C B

65、N) 刀片的切削壽命可提高很多倍。對精車、 半精車而言， C B N是車削高溫合金的一種理想刀具材料。</p><p><b>　　七、結(jié)論</b></p><p>　　1、針對航空產(chǎn)品的高溫合金材料特性，精加工前要盡可能消除機加應(yīng)力，減小內(nèi)應(yīng)力釋放引起的零件變形；</p><p>　　2、夾具設(shè)計要符合統(tǒng)一的原則，以保證零件的技術(shù)要求；對無法

66、直接裝夾的零件可采用工藝安裝邊的方法進行裝夾；</p><p>　　3、由于高溫合金材料具有熱強性，在選擇切削參數(shù)時，要注意：</p><p>　　3.1切削速度粗加工30-45m/min、精加工40-50m/min; </p><p>　　3.2吃刀深度粗加工0.4-1mm、精加工0.1-0.3mm；</p><p>　　3.3走刀量粗加工

67、0.1-0.15mm/轉(zhuǎn)、精加工0.1mm/轉(zhuǎn)；</p><p>　　4、盡量選用紅硬性高的新牌號硬質(zhì)合金。如：YD15、YS2、Ymo52等，或選用YG類硬質(zhì)合金。以減少與工件材料中Ti元素的親合作用，減少刀具的粘結(jié)磨損和擴散磨損。</p><p>　　5、盡可能選用高效冷卻的冷卻液。</p><p>　　上述結(jié)論，可作為加工高溫合金材料零件的參考資料</p

68、><p><b>　　八、結(jié)束語</b></p><p>　　以上便是本人對低壓一級內(nèi)環(huán)車削60工序和70工序工藝改進過的分析與論述。通過參與這次攻關(guān)活動，更進一步豐富自己的實踐經(jīng)驗，使以往的知識得到了一次綜合運用；由于本人知識有限，懇請指導老師及各位專家給予指教。</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p

69、><p>　　1、李聲遏、伍江編、金屬切削刀具 航空航天工業(yè)部 1990</p><p>　　2、霍興環(huán)、李伯初編、機車夾具、 航空航天工業(yè)部 1989</p><p>　　3、高溫合金材料切削加工技術(shù) 北京鋼鐵學院</p><p>　　4、機械加工切削數(shù)據(jù) 機械工業(yè)出版社</p>