航空用镍基高温合金切削发展趋势

   2020-09-01 互联网中国铸造网11930
核心提示:以镍基高温合金为代表的高性能难加工材料的切削问题已经成为制约航空发动机制造产业的瓶颈,对此,加快难加

以镍基高温合金为代表的高性能难加工材料的切削问题已经成为制约航空发动机制造产业的瓶颈,对此,加快难加工材料关键切削技术的开发和方案的研究成为了解决问题的关键。以发达国家高速切削、绿色切削等技术为代表的新型加工理念对解决难加工材料问题有很好的帮助和指导作用。

1高速切削

高速切削技术特征主要表现在如下几个方面。

(1)金属切除率可以提高3~6倍,单位功率材料切除率可达130~160cm3/(min·kW),生产效率大幅提高;

(2)切削力可降低15%~30%以上,尤其是径向切削力大幅降低;

(3)高速加工时机床的激振频率特别高,远离“机床-刀具-工件”工艺的固有频率,工作平稳,工艺系统振动小;

(4)95%~98%的切削热被切屑带走,切削温度增加缓慢,工件温升低,基本可以保持冷态加工,工件表面热损伤小,适用于加工易变形的零件;

(5)由于加工振动小切屑变薄,切削力和受力变形小,所以可以获得良好的加工精度和表面质量,加工表面质量可以提高1~2级,可获得相当于磨削加工的表面粗糙度;

(6)允许进给速度提高5~10倍,切削速度提高15%~20%,可降低成本10%~15%,高速切削可降低制造成本20%~40%。

高效切削并非只限于单纯的提高切削速度和进给速度,而是把提高切除率放在首位,目的是在单位时间内尽可能多地去除被加工材料。实现高效加工的途径主要有以下几个方面。

(1)选择高效的机床。主要是指高的主轴转速、高的进给系统、良好的刚性和抗震能力。

(2)选择高效的刀具。良好的耐磨性、高强度和韧性的刀具材料,优良的刀具涂层技术,动平衡技术。

(3)合理安排工艺路线。合理地分配加工余量,应该是根据机床和刀具进行工艺路线的安排,来适应高效加工。

(4)减少辅助时间。通过减少辅助时间来实现高效加工,利用复合刀具、夹具尽量减少辅助时间,或者合并不必要的工序。

2绿色切削

从现阶段来看,绿色切削主要包括以下几个方面。

(1)绿色刀具。主要是指在切削过程中,应用具有良好导热性、耐高温、高硬度的刀具材料、涂层来适应微量切削液或无切削液的状态。

(2)少余量切削。精密铸造、精密锻造技术的应用使零件的加工余量减少,从而降低了切削过程中刀具、能源、工装的浪费。

(3)惰性气体保护。国外车削氮化硅陶瓷的试验表明:在液氮冷却条件下,刀具磨损可减小到1/4左右,零件表面粗糙度值可降低到原来的1/6。这种先进的冷却切削技术为钛合金等难加工材料的绿色切削技术提供了新思路。

(4)气体射流冷却。日本学者对此研究较多,其主要原理是通过一定压力的气体对加工区进行冷却和冲刷,以达到降温和清除切削的目的。绿色切削主要以降低能源的浪费,减少废气、废渣、废液的排放为目的。随着人们对环境问题的日益关注以及可持续发展的要求,以减少污染为主的绿色切削必将成为未来的发展方向。


 
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