刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/ CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能。特別是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過(guò)程全部在計(jì)算機(jī)上完成成為可能。

現(xiàn)在，許多CAD/ CAM軟件包括提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問(wèn)題，比如，刀具選擇、加工路徑、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。本文對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)的刀具選擇和切削用量確定問(wèn)題進(jìn)行了分析。

一、數(shù)控加工常用刀具的種類及性能

數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼 刃具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④陶瓷刃具等。從切削工藝上可分為：①銑削刀具；②鉆削刀具；③鏜削刀具；④車削刀具等。

刀具材料應(yīng)具備的性能：

（1）高硬度刀具材料的硬度應(yīng)高于工件的硬度

（2）足夠的韌性承受切削力、振動(dòng)和沖擊；

（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨損的能力；

（4）高耐熱性刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力；

（5）良好的工藝性

二、數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選鑲硬質(zhì)合金刀片面銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和梯形銑刀等。在進(jìn)行曲面加工時(shí)，應(yīng)選用球頭刀具，并且球頭刀具半徑應(yīng)小于曲面的曲率半徑。由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很密，而平頭刃具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證精度的前提下，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平。

在數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應(yīng)分開(kāi)使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先面后孔；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。

三、數(shù)控加工切削用量的確定

合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主。半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)面定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者相互適應(yīng)，以形成切削用量。

（1）背吃刀量 在機(jī)床，工件和刀具的剛度允許的情況下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，應(yīng)留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。

（2）切削寬度L一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。數(shù)控加工中，一般L的取值范圍為：L= （0.6- 0.9）d。

（3）切削速度切削速度也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但切削速度與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著切削速度的增大，刀具耐用度急劇下降，故切削速度的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削45鋼時(shí)，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，切削速度可選129m/ mi以上。

（4）主軸轉(zhuǎn)速n（r/mi）主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來(lái)選定。計(jì)算公式為：n= 1000/ d，式中d為刀具直徑（mm）。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般配有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行倍率調(diào)整。

（5）進(jìn)給速度F進(jìn)給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。

確定進(jìn)給速度的原則：

一、當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100 - 200mm/ mi范圍內(nèi)選取。

第二、在刀斷、加工深孔或用高速鋼具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20- 50mm/ mi范圍內(nèi)選取。

第三、當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20- 5Omm/ min范圍內(nèi)選取。

在數(shù)控加工過(guò)程中，進(jìn)給速度也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的進(jìn)給倍率修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。

隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在數(shù)控程序的編制過(guò)程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。

齒輪加工中強(qiáng)力噴丸

強(qiáng)力噴丸是提高齒輪齒部彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度的重要方法，是改善齒輪抗咬合能力、提高齒輪壽命的重要途徑。本文主要介紹齒輪加工中的強(qiáng)力噴丸工藝。

1、工作原理  

強(qiáng)力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細(xì)小鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面，使工件表層材料產(chǎn)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形，同時(shí)也產(chǎn)生了大量孿晶和位錯(cuò)，使材料表面發(fā)生加工強(qiáng)化。如圖1所示：

.    圖1-a   經(jīng)噴丸處理的零件表面    圖1-b 未經(jīng)噴丸處理的零件表面

噴丸對(duì)表面形貌和性能的影響主要表現(xiàn)在改變零件的表面硬度、表面粗糙度、抗應(yīng)力腐蝕能力和零件的疲勞壽命。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形。根據(jù)材料的性質(zhì)和狀態(tài)的不同，噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化：硬度變化、組織結(jié)構(gòu)的變化、相轉(zhuǎn)變、表層殘余應(yīng)力場(chǎng)的形成、表面粗糙度的變化等。

2、    噴丸強(qiáng)度的測(cè)量方法

當(dāng)一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲。飽和狀態(tài)和噴丸強(qiáng)度是噴丸加工工藝中的兩個(gè)重要概念。飽和狀態(tài)是指在同一條件下繼續(xù)噴擊而不再改變受噴區(qū)域機(jī)械特性時(shí)的狀態(tài)。所謂噴丸強(qiáng)度，就是通過(guò)打擊預(yù)制成一定規(guī)格的金屬片（即試片），在規(guī)定的時(shí)間使之達(dá)到飽和狀態(tài)的強(qiáng)弱程度，并用試片彎曲的弧高值來(lái)度量其噴擊的強(qiáng)弱程度。

目前，應(yīng)用廣的美國(guó)機(jī)動(dòng)車工程學(xué)會(huì)噴丸標(biāo)準(zhǔn)中采用阿爾曼提出的噴丸強(qiáng)化檢驗(yàn)法——弧高度法，該方法由美國(guó)GM公司的J. O. Almen（阿爾門(mén)）提出，并由SAEJ442a和SAE443標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量方法，其要點(diǎn)是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通過(guò)檢測(cè)噴丸強(qiáng)化后的形狀變化來(lái)反映噴丸效果。對(duì)薄板試片進(jìn)行單面噴丸時(shí)，由于表面層在彈丸作用下產(chǎn)生參與拉伸形變，所以薄板向噴丸面呈球面彎曲。通常在一定跨度距離上測(cè)量球面的弧高度值，用其來(lái)度量噴丸的強(qiáng)度。測(cè)定弧高度值是通過(guò)將阿爾門(mén)試片固定在專用夾具上，經(jīng)噴丸后，再取下試片，然后用阿爾門(mén)量規(guī)測(cè)量試片經(jīng)單面噴丸作用下產(chǎn)生的參與拉伸形變量（即弧高度值）。如用試片測(cè)得的弧高值為0.35mm時(shí)，記作0.35A。

噴丸強(qiáng)度的另一種檢驗(yàn)方法為殘余應(yīng)力檢測(cè)，即對(duì)經(jīng)強(qiáng)力噴丸后的工件進(jìn)行殘余應(yīng)力的檢測(cè)，具體的檢驗(yàn)方法為X射線衍射法。在美國(guó)SAE J784a標(biāo)準(zhǔn)中推薦如下方法：X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根，圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測(cè)量位置應(yīng)當(dāng)在齒根的寬度中央，照射區(qū)域必須集中在齒根圓角的中心，不能橫向延伸超出規(guī)定的齒根圓角表面深度的測(cè)量點(diǎn)，照射區(qū)域大小的控制可以通過(guò)對(duì)直光束和適當(dāng)遮蓋齒根表面實(shí)現(xiàn)；在每個(gè)選定受檢的齒輪上，少要任選兩個(gè)齒進(jìn)行評(píng)估，兩齒間隔180。如果齒的有效齒廓受到保護(hù)沒(méi)有研磨，則可以認(rèn)為齒根研磨的用于表面下殘余應(yīng)力測(cè)量的齒輪未受損壞并且可以用于生產(chǎn)。

3、    噴丸對(duì)提高零件疲勞抗力的作用

a．借助表面冷變形實(shí)現(xiàn)材料表面強(qiáng)化的本質(zhì)在于冷變形造成材料表層組織結(jié)構(gòu)的變化、引入殘余壓應(yīng)力以及表面形貌的變化。

b． 噴丸使材料表面性能改善

c． 強(qiáng)化噴丸過(guò)程中，當(dāng)微小球形鋼丸高速撞擊受噴工件表面時(shí)，使工件表層材料產(chǎn)生彈、塑性變形，撞擊處因塑性形變而產(chǎn)生一壓坑，撞擊導(dǎo)致壓坑附近的表面材料發(fā)生徑向延伸。當(dāng)越來(lái)越多的鋼丸撞擊到受噴工件表面時(shí)，工件表面越來(lái)越多的部分因吸收高速運(yùn)動(dòng)鋼丸的動(dòng)能而產(chǎn)生塑性流變，使表面材料因塑性變化而產(chǎn)生的徑向延伸區(qū)域越來(lái)越大，發(fā)生塑性形變的表面逐步連接成片，則使工件表面逐步形成一層均勻的塑性變形層。塑性變形層形成后，繼續(xù)噴丸會(huì)使塑變層因繼續(xù)延伸而厚度逐步變薄，同時(shí)塑變層的徑向延伸會(huì)因受到鄰近區(qū)域的限制而導(dǎo)致重疊部分發(fā)生破壞，終塑變層因持續(xù)的噴丸而剝落。所以必須對(duì)噴丸的時(shí)間加以嚴(yán)格的控制。

4、噴丸對(duì)滲碳齒輪表層殘余應(yīng)力的影響

關(guān)于噴丸使工件表面形成殘余應(yīng)力的原因，根據(jù)Al-Obaid等人的觀點(diǎn)：當(dāng)高速鋼丸撞擊到試樣表面,撞擊處產(chǎn)生塑性變形而殘余一壓坑,當(dāng)越來(lái)越多的鋼丸撞擊到試樣表面時(shí),則會(huì)在試樣表層產(chǎn)生一層均勻的塑變層,由于塑性變形層的體積膨脹會(huì)受到來(lái)自未塑性變形近鄰區(qū)域的限制,因此整個(gè)塑變層受到一壓應(yīng)力。

由于殘余壓應(yīng)力及其分布對(duì)齒輪疲勞壽命有較大的影響,而噴丸強(qiáng)化工藝的優(yōu)劣將直接影響殘余應(yīng)力大小及其分布。因此準(zhǔn)確測(cè)定受噴零件的表層殘余應(yīng)力對(duì)于評(píng)價(jià)噴丸工藝的優(yōu)劣是一個(gè)行之有效的手段。

5、噴丸對(duì)零件表面粗糙度的影響

強(qiáng)化噴丸會(huì)引起零件受噴表面的塑性變形，使零件的表面粗糙度發(fā)生變化。表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，又稱為微觀不平度。表面粗糙度和表面波度、形狀誤差一樣，都屬于零件的幾何形狀誤差，表面粗糙度對(duì)于機(jī)器零件的使用性能有著重要的影響。噴丸對(duì)材料表面粗糙度的影響通常在Ra0.6～20mm范圍內(nèi)。在不改變工藝參數(shù)的條件下，材料原始表面粗糙度愈高，噴丸后的Ra值愈大。生產(chǎn)實(shí)踐證明，一般情況下，噴前表面粗糙度在6.3mm以下，噴丸可以提高或維持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，則噴丸后表面粗糙度有所降低。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，要想獲得較理想的噴丸表面，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

提供較好的原始表面，Ra值應(yīng)在6.3mm以下；

選擇合理的鋼丸直徑和噴丸壓力；

在大直徑鋼丸噴丸強(qiáng)化后，采用較小鋼丸低壓力(不能改變噴丸強(qiáng)度值)覆蓋一次，可達(dá)到較好的表面粗糙度。

噴丸后的零件表面應(yīng)輕微打磨，打磨時(shí)要控制表面金屬去除量。這樣，既不損害噴丸的強(qiáng)化效果，又可改善表面粗糙度。當(dāng)然，這是一個(gè)多因素問(wèn)題,不論采用什么方法，必須同時(shí)考慮其他因素的影響。

6 、工藝參數(shù)對(duì)噴丸效果的影響

對(duì)噴丸質(zhì)量有影響的主要有以下幾個(gè)方面：

鋼丸材料、鋼丸直徑、鋼丸速度、鋼丸流量、噴射角度、噴射距離、噴射時(shí)間、覆蓋率等。其中任何一個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)不同程度地影響噴丸強(qiáng)化的效果。

a、鋼丸的材料、硬度、尺寸及粒度對(duì)噴丸效果的影響

鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用于硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點(diǎn)是韌性較低，在噴丸過(guò)程中易于破碎、耗損量大，對(duì)破碎的鋼丸要及時(shí)分離，否則會(huì)影響受噴表面質(zhì)量。但鑄鐵丸的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、硬度高，可以使受噴表面產(chǎn)生較高的殘余壓應(yīng)力。鑄鋼丸與鑄鐵丸相比，其優(yōu)點(diǎn)是不易破碎，對(duì)受噴表面幾何形貌有利。但鑄鋼丸硬度較鑄鐵丸低，在其他條件相同時(shí)，受噴表面的殘余壓應(yīng)力低于鑄鐵丸。

高溫合金

一、高溫合金的概念、原理和分類

高溫合金一般是指能在600~1200℃的高溫下抗癢化、抗腐蝕、抗蠕變，并能在較高的機(jī)械應(yīng)力效果下長(zhǎng)期作業(yè)的合金資料。

高溫合金強(qiáng)調(diào)的不是耐受溫度指標(biāo)，耐受溫度比高溫合金高的資料有很多，比如難熔合金、陶瓷及碳碳復(fù)合資料等。高溫合金底子的特性在于必定溫度下所具有的高強(qiáng)度。以一般的修建用鋼材為例，它在室溫下強(qiáng)度很高，但在修建焚燒時(shí)強(qiáng)度會(huì)急劇下降，從而導(dǎo)致修建坍塌。高溫合金的長(zhǎng)處是，在600~1200℃的高溫下，它仍然能堅(jiān)持極高的強(qiáng)度和硬度以接受較高的載荷。因而俄羅斯將其稱為熱強(qiáng)合金，而歐美稱之為超合金（superalloy）。

一般鋼材含有十多種化學(xué)元素，而高溫合金一般含有超越30-40種元素，高溫合金之所以能在高溫下堅(jiān)持較高的強(qiáng)度和硬度首要原因在于這些元素在安排中發(fā)揮著強(qiáng)化金屬功能的效果。

高溫合金的分類有多種：1）按制造工藝分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末高溫冶金三類。2）按合金的首要元素分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金三類。3）按強(qiáng)化辦法分為固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、氧化物彌散強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化等。

以工藝分類來(lái)看，變形高溫合金運(yùn)用規(guī)劃廣，占比達(dá)70%，其次是鑄造高溫合金，占比20%。以合金首要元素來(lái)看，鎳基高溫合金運(yùn)用規(guī)劃廣，占比達(dá)80%，其次為鎳-鐵基，占比14.3%，鈷基占比少，占比5.7%。

二、高溫合金展開(kāi)進(jìn)程及概略

高溫合金早誕生于20世紀(jì)初期的美國(guó)，被用作車站的防腐支架。從開(kāi)端，高溫合金的研發(fā)進(jìn)入了高速展開(kāi)時(shí)期，鎳基高溫合金、鈷基高溫合金、鐵基高溫合金紛紛研發(fā)成功，并大量運(yùn)用?，F(xiàn)在鎳基高溫合金是現(xiàn)代航空發(fā)起機(jī)、航天器和火箭發(fā)起機(jī)以及艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的要害熱端部件資料（如渦輪葉片、導(dǎo)向器葉片、渦輪盤(pán)、焚燒室等），也是核反應(yīng)堆、化工設(shè)備、煤轉(zhuǎn)化技能等方面需求的重要高溫結(jié)構(gòu)資料。

高溫合金的展開(kāi)首要閱歷了幾個(gè)階段：二十世紀(jì)40時(shí)代以前提出概念，40-50時(shí)代實(shí)現(xiàn)在噴氣發(fā)起機(jī)的運(yùn)用，50-60時(shí)代在真空熔煉技能取得重大進(jìn)展，60-70時(shí)代會(huì)集在合金化方面，70時(shí)代后首要在工藝研討方面，定向凝結(jié)、單晶合金、粉末冶金、機(jī)械合金化和陶瓷過(guò)濾等新工藝成為高溫合金展開(kāi)的首要?jiǎng)恿?，其間定向凝結(jié)工藝制備的單晶合金尤為重要，在航空發(fā)起機(jī)渦輪葉片中運(yùn)用尤為廣泛。二十世紀(jì)80時(shí)代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外廣泛展開(kāi)數(shù)值模仿研討，取得了重要進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上展開(kāi)了顯微安排及冶金缺點(diǎn)猜測(cè)研討。

三、鎳基高溫合金

在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域中，鎳基高溫合金占有特別重要的地位，與鐵基和鈷基合金比較，鎳基合金具有更好的高溫功能、良好的抗癢化和抗腐蝕功能。鎳基高溫合金是高溫合金中運(yùn)用廣、高溫強(qiáng)度蕞高的一類合金。其首要原因，一是鎳基合金中能夠溶解較多合金元素，且能堅(jiān)持較好的安排安穩(wěn)性；二是能夠構(gòu)成共格有序的A3B型金屬間化合物[Ni3(Al,Ti)]相作為強(qiáng)化相，使合金得到有用強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度；三是含鉻的鎳基高溫合金具有比鐵基高溫合金更好的抗癢化和抗燃?xì)飧g才能。能夠說(shuō)，鎳基高溫合金的展開(kāi)決定了航空渦輪發(fā)起機(jī)的展開(kāi)，也決定了航空工業(yè)的展開(kāi)。選用定向凝結(jié)技能制備出的鎳基單晶合金，其運(yùn)用溫度已接近合金熔點(diǎn)的90%，成為今世先進(jìn)航空發(fā)起機(jī)熱端部件不行替代的重要結(jié)構(gòu)資料。

鎳基高溫合金含有十多種元素，增加合金元素對(duì)高溫合金的功能起要害的效果。以鑄造鎳基高溫合金為例，鑄造鎳基高溫合金以γ相為基體，增加鋁、鈦、鈮、鉭等構(gòu)成γ’相進(jìn)行強(qiáng)化，γ’相數(shù)量較多，有的合金高達(dá)60%；參加鈷元素能前進(jìn)γ’相溶解溫度，前進(jìn)合金的運(yùn)用溫度；鉬、鎢、鉻具有強(qiáng)化固溶體的效果，鉻、鉬、鉭還能構(gòu)成一系列對(duì)晶界發(fā)生強(qiáng)化效果的碳化物；鋁、鉻有助于抗癢化才能，但鉻下降γ’相的溶解度和高溫強(qiáng)度，因而鉻含量應(yīng)低些；鉿改進(jìn)合金中溫塑性和強(qiáng)度；為了強(qiáng)化晶界，增加適量的硼、鋯等元素。研討標(biāo)明，GMR235鑄態(tài)合金的含碳量為0.18%時(shí)，高溫耐久壽數(shù)和抗拉強(qiáng)度蕞大，且具有較好的塑性，增加硼和鋯的合金耐久性明顯改進(jìn)，合金的枝晶距離削減，碳化物的析出量削減且碳化物顆粒細(xì)化，從而改進(jìn)各方面功能。

鎳基高溫合金是20世紀(jì)30時(shí)代后期開(kāi)端研發(fā)的。英國(guó)于1941年首先出產(chǎn)出鎳基高溫合金Nimonic75；為了前進(jìn)蠕變性又增加了鋁，研發(fā)出Nimonic80。美國(guó)于40時(shí)代中期，蘇聯(lián)于40時(shí)代后期，我國(guó)于50時(shí)代中期也研發(fā)出鎳基合金。

鎳基合金的展開(kāi)包含兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和出產(chǎn)工藝的改造。50時(shí)代初，真空熔煉技能的展開(kāi)，為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。50時(shí)代后期，因?yàn)闇u輪葉片作業(yè)溫度的前進(jìn)，要求合金有更高的高溫溫度，可是合金的強(qiáng)度高了，就難以變形，乃至不能變形，于是選用熔模精細(xì)鑄造工藝，展開(kāi)出一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。60時(shí)代中期展開(kāi)出功能更好的定向結(jié)晶和單晶高溫合金以及粉末冶金高溫合金。為了滿意艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需求，60時(shí)代以來(lái)還展開(kāi)出一批抗熱腐蝕功能較好、安排安穩(wěn)的高鉻鎳基合金。在從40時(shí)代初到70時(shí)代末大約40年的時(shí)間內(nèi)，鎳基合金的作業(yè)溫度從700℃前進(jìn)到1100℃，平均每年前進(jìn)10°C左右。

鎳基高溫合金按照制造工藝，可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末冶金高溫合金。

3.1 變形高溫合金

變形高溫合金是高溫合金中運(yùn)用廣的一類，占比到達(dá)70%。變形高溫合金首要選用常規(guī)的鍛、軋和揉捏等冷、熱變形手段加工成材。我國(guó)鎳基變形高溫合金以拼音字母GH加序號(hào)表明，如GH4169、GH141等。

變形高溫合金塑性較低，變形抗力大，運(yùn)用一般的熱加工手段變形有必定困難，因而需求采納鋼錠直接軋制、鋼錠包套直接軋制和包套墩餅等新工藝來(lái)加工，也選用加鎂微合金化和彎曲晶界熱處理工藝來(lái)前進(jìn)塑性。

變形高溫合金在航空發(fā)起機(jī)中至今仍然是首要用材。其間GH4169在我國(guó)航空發(fā)起機(jī)中已得到廣泛運(yùn)用，被稱為高溫合金中的。其材質(zhì)水平和加工工藝水平近年來(lái)得到明顯前進(jìn)。GH4169合金的冶金產(chǎn)品有不同標(biāo)準(zhǔn)的鍛棒、熱軋棒、冷拉棒、板、帶、絲、管和鍛件，制造的零件有各類盤(pán)、轉(zhuǎn)子、環(huán)、機(jī)匣、軸、緊固件、彈性元件、阻尼元件等。

3.2 鑄造高溫合金

跟著運(yùn)用溫度和強(qiáng)度的前進(jìn)，高溫合金的合金化程度越來(lái)越高，熱加工成形越來(lái)越困難，必須選用鑄造工藝進(jìn)行出產(chǎn)。另外，選用冷卻技能的空心葉片的內(nèi)部雜亂型腔，只能選用精細(xì)鑄造工藝才能出產(chǎn)，因而鎳基鑄造高溫合金在實(shí)際出產(chǎn)運(yùn)用中不行缺少。鑄造高溫合金運(yùn)用也較為廣泛，占比約20%。國(guó)內(nèi)的鑄造高溫合金以“K”加序號(hào)表明，如K1、K2等。

按結(jié)晶辦法，鑄造高溫合金又能夠分為多晶鑄造高溫合金、定向凝結(jié)鑄造高溫合金、定向共晶鑄造高溫合金和單晶鑄造高溫合金等4種類型。鑄造高溫合金的特點(diǎn)是：1）具有更寬的成分規(guī)劃。因?yàn)椴挥媒y(tǒng)籌變形加工功能，合金的規(guī)劃能夠會(huì)集考慮優(yōu)化其運(yùn)用功能。2）具有更廣闊的運(yùn)用領(lǐng)域。因?yàn)殍T造辦法具有的特別長(zhǎng)處，可依據(jù)零件的運(yùn)用需求，規(guī)劃、制造出近終型或無(wú)余量的具有任意雜亂結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。

?加工中心常用的幾種刀具

1加工中心常用的幾種刀具

在加工中心上，其主軸轉(zhuǎn)速較一般機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速高1～2倍，某些特殊用處的數(shù)控機(jī)床、加工中心主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)，因而數(shù)控機(jī)床用刀具的強(qiáng)度與耐用度至關(guān)重要。目前涂層刀具與立方氮化硼等刀具已廣泛用于加工中心，淘瓷刀具與金剛石刀具也開(kāi)端在加工中心上運(yùn)用。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床用刀具應(yīng)具有較高的耐用度和剛度，刀具資料抗脆性好，有良好的斷屑功用和可調(diào)易替換等特色。例如，在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行銑削加工時(shí)挑選刀具要注意如下關(guān)鍵：

平面銑削時(shí)應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀。一般銑削時(shí)，盡量選用二次走刀加工，地一次走刀蕞好用端銑刀粗銑，沿工件外表接連走刀。選好每次走刀寬度和銑刀直徑，使接刀痕不影響精切走刀精度。因而加工余量大又不均勻時(shí)，銑刀直徑要選小些，反之，選大些。精加工時(shí)銑刀直徑要選大些，蕞好能容納加工面的整個(gè)寬度。

加工中心刀具

立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀主要用于加工凸臺(tái)、凹槽和箱口面。為了軸向進(jìn)給時(shí)易于吃刀，要選用端齒特殊刃磨的銑刀，如圖a所示。為了減少振動(dòng)，可選用圖b所示的非等距三齒或四齒銑刀。為了加強(qiáng)銑刀強(qiáng)度，應(yīng)加大錐形刀心，變化槽深，如圖c所示。

為了提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類，加工時(shí)可選用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補(bǔ)償功用銑槽的兩邊。

銑削平面零件的周邊概括一般選用立銑刀。刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)可參考如下：

①刀具半徑R應(yīng)小于零件內(nèi)概括的蕞小曲率半徑ρ，一般取R=(O.8～0.9)ρ。

②零件的加工高度H≤(1／4～1／6)R確保刀具有足夠的剛度。

③粗加工內(nèi)型面時(shí)，刀具直徑可按下式估算(見(jiàn)下圖)：

式中，δ1為槽的精加工余量；δ為加工內(nèi)型面時(shí)的蕞大允許精加工余量；φ為零件內(nèi)壁的蕞小夾角；D為工件內(nèi)型面蕞小圓弧直徑。

加工中心刀具圖紙

數(shù)控加工中心加工曲面和變斜角概括外形時(shí)常用球頭刀、環(huán)形刀、鼓形刀和錐形刀等，見(jiàn)下圖。圖中的O點(diǎn)表示刀位點(diǎn)，即編程時(shí)用來(lái)計(jì)算刀具方位的基準(zhǔn)點(diǎn)。加工曲面時(shí)球頭刀的使用普遍?？墒窃浇咏蝾^刀的底部，切削條件就越差，因而近來(lái)有用環(huán)形刀(包含瓶底刀)替代球頭刀的趨勢(shì)。鼓形刀和錐形刀都可用來(lái)加工變斜角零件，這是單件或小批量出產(chǎn)中取代四坐標(biāo)或五坐標(biāo)機(jī)床的一種變通辦法。鼓形刀的刃口縱剖面磨成圓弧R1，加工中操控刀具的上下方位，相應(yīng)改動(dòng)刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負(fù)到正的不同斜角值。圓弧半徑R1越小，刀具所能習(xí)慣的斜角規(guī)模就越廣，可是行切得到的工件外表質(zhì)量就越差。鼓形刀的缺陷是刃磨困難，切削條件差，并且不習(xí)慣于加工內(nèi)緣外表。錐形刀的狀況相反，刃磨容易，切削條件好，加工，工件外表質(zhì)量也較好，可是加工變斜角零件的靈活性小。當(dāng)工件的斜角變化規(guī)模大時(shí)需求中途分階段換刀，留下的金屬殘痕多，增大了手工銼修量。

2對(duì)刀技巧

對(duì)刀分為對(duì)刀儀對(duì)刀及直接對(duì)刀。我廠大部分車床無(wú)對(duì)刀儀，為直接對(duì)刀，以下所說(shuō)對(duì)刀技巧為直接對(duì)刀。  先挑選零件右端面中心為對(duì)刀點(diǎn)，并設(shè)為零點(diǎn)，機(jī)床回原點(diǎn)后，每一把需求用到的刀具都以零件右端面中心為零點(diǎn)對(duì)刀;刀具接觸到右端面輸入Z0點(diǎn)擊丈量，刀具的刀補(bǔ)值里邊就會(huì)自動(dòng)記錄下丈量的數(shù)值，這表示Z軸對(duì)刀對(duì)好了，X對(duì)刀為試切對(duì)刀，用刀具車零件外圓少些，丈量被車外圓數(shù)值（如x為20mm）輸入x20,點(diǎn)擊丈量，刀補(bǔ)值會(huì)自動(dòng)記錄下丈量的數(shù)值，這時(shí)x軸也對(duì)好了；這種對(duì)刀方法，就算機(jī)床斷電，來(lái)電重啟后仍然不會(huì)改動(dòng)對(duì)刀值，可適用于大批量長(zhǎng)期出產(chǎn)同一零件，其間封閉車床也不需求重新對(duì)刀

3依據(jù)資料硬度挑選合理的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量及切深。

1、碳鋼資料挑選高轉(zhuǎn)速，高進(jìn)給量，大切深。如：1Gr11，挑選S1600、F0.2、切深

2mm;

2、硬質(zhì)合金挑選低轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給量、小切深。如：GH4033，挑選S800、F0.08、切深0.5mm ;

3、鈦合金挑選低轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給量、小切深。如：Ti6，挑選S400、F0.2、切深0.3mm。以我加工某零件為例：資料為K414，此資料為特硬資料，通過(guò)屢次實(shí)驗(yàn)，終究挑選為S360、F0.1、切深0.2，才加工出合格零件

4車刀刃磨操作口訣

常用車刀種類和資料，砂輪的選用

常用車刀五大類，切削用處各不同，

外圓內(nèi)孔和螺紋，切斷成形也常用；

車刀刃形分三種，直線曲線加復(fù)合；

車刀資料種類多，常用碳鋼氧化鋁，

硬質(zhì)合金碳化硅，依據(jù)資料選砂輪；

砂輪顆粒分粒度，粗細(xì)不同勿亂用；

粗砂輪磨粗車刀，精車刀選細(xì)砂輪。

5車刀刃磨操作技巧與注意事項(xiàng)

刃磨開(kāi)機(jī)先查看，設(shè)備安全重要；

砂輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，雙手握刀立輪側(cè)；

兩肘夾緊腰部處，刃磨平穩(wěn)防抖動(dòng)；

車刀高低須操控，砂輪水平中心處；

刀壓砂輪力適中，反力太大易打滑；

手持車刀均勻移，溫高燙手則暫離；

刀離砂輪應(yīng)小心，保護(hù)刀尖先抬起；

高速剛刀可水冷，避免退火保硬度；

硬質(zhì)合金勿水淬，驟冷易使刀具裂；

先停磨削后停機(jī)，人離機(jī)房斷電源

690°、75°、45°等外圓車刀刃磨步驟

粗磨先磨主后邊，桿尾向左偏主偏；

刀頭上翹 38 度，構(gòu)成后角摩擦減；

接著磨削副后邊，終刃磨前刀面；

前角前面同磨出，先粗后精順序清；

精磨首先磨前面，再磨主后副后邊；

修磨刀尖圓弧時(shí)，左手握住前支點(diǎn)；

右手滾動(dòng)桿尾部，刀尖圓弧天然成；

面評(píng)刃直穩(wěn)中求，視點(diǎn)正確是關(guān)鍵；

樣板角尺細(xì)查看，經(jīng)驗(yàn)豐富可目測(cè)。