涂層硬質合金刀具切削鐵基高溫合金試驗研究.pdf

1、鐵基高溫合金具有塑性大、韌性高、導熱性差、加工硬化嚴重等特點，在切削過程中表現(xiàn)出切削溫度高、塑性變形大、切削力大、刀具磨損嚴重等問題，所以其屬于典型的難加工材料。本文采用具有硬度高、耐磨性好的涂層硬質合金刀具，從切削力、表面粗糙度、刀具磨損、切屑形態(tài)等方面進行了切削鐵基高溫合金GH2132的試驗研究。
　　首先，通過切削力正交試驗研究了切削用量和刀具工作前角對切削力的影響。試驗結果表明:切削力受切削深度的影響最為明顯，趨勢成比例變

2、化，進給量影響次之，切削速度影響最小。主切削力Fz大于進給力Fx和切深抗力Fy，進給力Fx最小。此外，通過對比試驗發(fā)現(xiàn)工作前角對切削力影響很大，負工作前角加工時的主切削力和單位切削力均更大，建議切削加工鐵基高溫合金時采用正工作前角。
　　其次，通過正交試驗研究了切削用量對表面粗糙度的影響，通過直觀和方差分析法進行分析可知，對GH2132車削表面粗糙度的影響方面，進給量f影響最為顯著，切削速度v次之，切削深度ap影響不顯著。通過極差

3、分析得到表面粗糙度較好的工藝條件為:切削深度為ap=0.1 mm，進給量為f=0.1 mm/r，切削速度為v=66m/min。此外，還通過回歸分析得到了切削力和表面粗糙度的經驗模型。
　　再次，對刀具磨損進行試驗研究。鐵基高溫合金切削加工過程中，切削速度對刀具壽命影響很大，當切削速度增大時，涂層硬質合金刀具磨損加劇，壽命降低。涂層硬質合金刀具的前刀面磨損形態(tài)主要為月牙洼和溝槽磨損，部分區(qū)域涂層脫落。切削速度繼續(xù)增大時，涂層硬質合金

4、刀具和陶瓷刀具都出現(xiàn)破損，破損形態(tài)為崩刃和片狀剝落。涂層硬質合金刀具磨損原因最主要為粘結磨損，同時還伴有機械磨損、氧化磨損和擴散磨損，建議在加工鐵基高溫合金時，涂層材料要選用化學穩(wěn)定性更好的涂層。
　　第四，對切屑宏觀和微觀形態(tài)進行分析。研究發(fā)現(xiàn)卷屑槽對切屑導出影響顯著，進而對改善加工表面質量和降低刀具磨損有重要作用。陶瓷刀具在切削過程中，切屑顏色呈現(xiàn)多種變化，表明陶瓷刀具加工中出現(xiàn)很高切削溫度。此外，涂層硬質合金刀具切削時，切削

5、速度對切屑的微觀形態(tài)有很大影響，切削速度增大到一定時切屑呈現(xiàn)鋸齒狀，形成的主要原因是絕熱剪切作用。
　　最后，通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，涂層硬質合金刀具主切削力、切削合力和單位切削力都要明顯小于陶瓷FD22型號刀片，表現(xiàn)出更好的切削性能。同時，陶瓷刀具主要以破損為主，出現(xiàn)了崩刃和大面積剝落，致使刀具很快失效，而涂層硬質合金刀具的刀具壽命更長，抗機械沖擊性能明顯更好，因此本次試驗中涂層硬質合金刀具比該型號陶瓷刀片更適合加工鐵基高溫合金。