專用刀具在高效銑加工技術(shù)上的應(yīng)用

（中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)110043）

專用刀具在高效銑加工技術(shù)上的應(yīng)用

馬 英 齊子華 柳連濤 鄭 青

（中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)110043）

本文著重介紹了兩種轉(zhuǎn)包機(jī)匣類零件高效銑削加工的工藝改進(jìn)過(guò)程，對(duì)高速銑削所采用的刀具和切削參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)高效銑削中所遇到的問(wèn)題和所采取的對(duì)策進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，對(duì)數(shù)控程序、加工參數(shù)、刀具選擇等方面進(jìn)行研究，達(dá)到高效加工的目的，提高零件加工的效率和降低加工成本。

高溫合金；合金鋼；加工參數(shù)；陶瓷刀具；飛碟刀具

引言

隨著航天航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，一個(gè)國(guó)家的航空航天技術(shù)是否發(fā)達(dá)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技水平﹑國(guó)防實(shí)力和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。作為轉(zhuǎn)包企業(yè)，縮短零件的加工周期才能贏得更大的企業(yè)利潤(rùn)，因此，提高零件的加工質(zhì)量和縮短零件的加工周期，勢(shì)在必行。

高速切削是一種先進(jìn)制造技術(shù)，是切削加工的發(fā)展方向，這種技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因而在航空﹑航天領(lǐng)域越來(lái)越多地被采用。高速切削的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)效率的提高，工件表面加工質(zhì)量和加工精度較高。切削速度高﹑切削力小，更適合加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁零件。

1 高溫合金類零件的高效銑加工

高溫合金耐高溫的特性，直接提高了加工難度，在加工時(shí)的重切削力和產(chǎn)生的高溫作用下，使刀具產(chǎn)生碎片或變形，進(jìn)而導(dǎo)致刀具的斷裂。高溫合金的銑削加工會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱，所以高溫合金在銑削時(shí)尤其是高速銑削時(shí)要避免大的接觸長(zhǎng)度。

1.1 陶瓷刀具特點(diǎn)

陶瓷刀片的特點(diǎn)為高硬度﹑高強(qiáng)度﹑高紅硬性﹑高耐磨性及優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和低摩擦系數(shù)等，其切削加工效率為普通硬質(zhì)合金的6-10倍。在使用現(xiàn)代陶瓷刀片進(jìn)行高速銑時(shí)，為提高刀具使用壽命和生產(chǎn)效率，合理選擇加工參數(shù)和刀具的類型是至關(guān)重要的。

1.2 高溫合金機(jī)匣零件切削實(shí)例分析

某機(jī)匣零件為高溫合金類（材料規(guī)范 MSRR 7070 ）薄壁機(jī)匣，壁厚在2.0-2.2mm之間，總高270.3mm，最大直徑Φ797.9mm，最小直徑604.70mm，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，極易變形，加工和檢驗(yàn)非常困難。正由于零件整體剛性差，導(dǎo)致切削參數(shù)上不去，銑加工不敢使用切削力較大的大直徑玉米銑刀。

通常進(jìn)口的立銑刀銑削高溫合金，線速度30-60mm/min，切削深度為0.1-0.3D（D為刀具直徑）。結(jié)合高溫合金的切削加工特點(diǎn)，我們大膽試驗(yàn)了陶瓷/機(jī)夾銑刀﹑普通機(jī)夾銑刀等大直徑鑲齒銑刀，來(lái)替代原來(lái)的Φ20，Φ16整體硬質(zhì)合金銑刀，大大的提高了加工效率，降低了刀具成本。

1.2.1 刀具參數(shù)選擇

加工零件的環(huán)帶部分，選用φ50R6.35陶瓷刀具，采用無(wú)后角的圓柱形刀片，可翻面，轉(zhuǎn)位共6次；加工“島嶼”部分，需要頻繁的抬刀和換刀，選擇φ50R6.35陶瓷刀具，采用帶后角的圓柱形刀片，不可翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)位3次；為了增加刀具剛性，選用強(qiáng)力夾頭，干式銑削，強(qiáng)風(fēng)吹屑。

1.2.2 切削參數(shù)的選擇

切深大于3mm加工時(shí)，產(chǎn)生熱量過(guò)大，影響零件質(zhì)量并且刀具磨損嚴(yán)重；陶瓷刀具低速切削時(shí)，容易引起工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，刀具發(fā)生崩刃，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)加工，最終確定4刃陶瓷刀具的加工 參 數(shù)Vc=500m/min，fz=0.5mm/齒，ap=2.5mm。就Φ40R6.35的陶瓷銑刀來(lái)講，銑削寬度d=37.4mm，銑削效率高達(dá)74800mm3/min。

1.2.3 優(yōu)化程序

優(yōu)化各粗銑的參數(shù)和余量，盡可能的給精銑預(yù)留小余量，由原來(lái)的0.6-0.8mm，下降至0.2-0.3mm；優(yōu)化刀具路徑和邊緣清根程序；采用順銑方式加工，在加工內(nèi)部形腔時(shí)，刀具進(jìn)到拐角處時(shí)，增加圓角減速，避免切削力突然增大產(chǎn)生熱量對(duì)材料性能的破壞。

2 合金鋼類零件的高效銑加工

合金鋼類零件較高溫合金類零件易加工，但是陶瓷刀具不能使用冷卻液（陶瓷刀具耐熱沖擊性差），切削時(shí)產(chǎn)生的切削熱可能會(huì)改變零件的熱處理狀態(tài)。所以采用飛碟刀具進(jìn)行試加工。

2.1 飛碟刀具特點(diǎn)

飛碟刀具是一種全新的刀具，對(duì)系統(tǒng)剛性和程序有嚴(yán)格的要求，不滿足要求，就會(huì)頻繁的打刀，嚴(yán)重影響加工效率和零件質(zhì)量。所以，使用飛碟刀具時(shí)要配備壓蓋來(lái)吸振。飛碟刀具可以使切削合力作用于主軸方向，刀片加持于楔形刀槽內(nèi)，加持穩(wěn)固，保證刀具的穩(wěn)定性。飛碟刀具的切削力小于陶瓷刀具，效率與之相比略低，對(duì)質(zhì)量影響很小。

2.2 合金鋼機(jī)匣零件切削實(shí)例分析

某機(jī)匣零件為合金鋼類零件（材料規(guī)范 MSRR 6542），由于外圓有一處大島嶼，導(dǎo)致余量特別大，粗銑去除的余量接近零件總重的50%。普通玉米銑刀銑削時(shí)間長(zhǎng)，效率低。

2.2.1 刀具選擇

采用φ40R2.3和φ60R3.3兩種刀具試驗(yàn)加工，飛碟銑刀進(jìn)退刀時(shí)注意刀具側(cè)面不可參與切削，切深小，層銑時(shí)需在程序中增加避讓，避免側(cè)刃打刀，加工中注意觀察刀具磨損；選用的刀柄必須是允許條件下最短，最粗的，而且內(nèi)冷是必須的，冷卻液的壓力也要夠大。

2.2.2 編程中的注意事項(xiàng)

刀具軸線要與零件加工表面法線有0.02-0.1夾角；編程時(shí)選用的刀具注意使用刀具手冊(cè)上提供的理論模型，而不是實(shí)際模型。以Φ63飛碟銑刀為例，它的編程理論模型為Φ63R3.3；盡可能采用順銑，在進(jìn)刀位置的余量可以采用逆銑清根；切削軌跡間的接刀保證在一個(gè)接刀面內(nèi)，不要被刀具形狀誤導(dǎo)。

2.2.3 切削參數(shù)選擇

飛碟刀具低切深，大進(jìn)給，低線速度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，確定最終確定φ40飛碟銑刀銑外型，加工參數(shù)為Vc=50m/min，fz=0.8mm/齒，ap=0.6mm；φ60飛碟銑刀加工時(shí)，加工參數(shù)為Vc=60m/min，fz=1.2mm/齒，ap=1.1mm。就Φ60的飛碟銑刀來(lái)講，銑削寬度d＝46.4mm，銑削效率為71456mm3/min。

結(jié)語(yǔ)

這次是我們?cè)跈C(jī)匣典型零件上對(duì)高速銑削新技術(shù)的首次嘗試，不言而喻，其意義是非常重大的。它為工廠加工的一系列零件的高速銑削加工闖出一條新路，并積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。對(duì)縮短產(chǎn)品研制周期，加工周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，大有益處。解決了機(jī)匣生產(chǎn)中的“瓶頸”問(wèn)題。

[1]張伯霖.高速加工技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

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