鎳基合金噴焊層的切削加工

輥?zhàn)颖砻娌捎卯?dāng)今世界上最先進(jìn)的鎳基合金粉末熱噴涂技術(shù)，噴層為1.5mm，經(jīng)高溫重溶后冷卻成形，硬度值達(dá)到HRC55～60。輥?zhàn)涌傞L(zhǎng)2382mm，輥身直徑f260mm，長(zhǎng)1900mm，粗糙度Ra1.6µm，圓柱度0.1，其尺寸公差和形位公差要求通過(guò)切削加工給予保證。

2切削工藝分析

由于缺少加工鎳基合金噴焊層的經(jīng)驗(yàn)，最初選擇加工淬硬鋼的辦法，用復(fù)合氮化硅陶瓷刀具，粗車、半精車留余量0.3mm，在外圓磨床上選用剛玉砂輪磨削達(dá)圖紙要求。但由于噴焊層材料中含有較高的Ni、Cr、B、Si等合金元素，重熔后的組織細(xì)密，在600～800℃高溫條件下仍有很高的硬度和強(qiáng)度，且脆性大、塑性差，剛玉砂輪對(duì)其切削特別困難，一個(gè)臺(tái)班磨削量直徑僅0.02mm，且需修磨砂輪十余次，第一件輥?zhàn)幽ハ鬟_(dá)圖紙要求消耗工時(shí)40h，效率低，成本高。據(jù)此看來(lái)，傳統(tǒng)的加工方法對(duì)噴焊層的加工不適用。經(jīng)分析，決定采用復(fù)合氮化硅刀具粗加工和半精加工，用立方氮化硼（CBN）刀具精加工，取消砂輪磨削的方式進(jìn)行切削試驗(yàn)。

復(fù)合氮化硅刀具具有低密度、高強(qiáng)度、高硬度的物理特性，室溫硬度值達(dá)HRA92，有很好的切削能力和耐磨性，可以加工硬度達(dá)HRC65的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵。其抗彎強(qiáng)度為700～900MPa，抗熱震性能好，斷裂韌性值優(yōu)于其它系列的陶瓷刀具，可以斷續(xù)加工高強(qiáng)度的零件毛坯。立方氮化硼（CBN）刀具具有極高的硬度、極好的耐磨性和較好的抗熱震性能，是加工淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金的理想刀具材料。

3切削試驗(yàn)

1）切削試驗(yàn)參數(shù)

粗加工和半精加工選用復(fù)合氮化硅刀具，粗車切削速度V=30m/min，半精車V=60m/min，選用機(jī)床為車床。

精加工選用立方氮化硼刀具，V=90m/min，選用機(jī)床為數(shù)控車床。

2）試驗(yàn)效果分析

復(fù)合氮化硅刀具在GV=60m/min時(shí)刀具磨損嚴(yán)重，無(wú)法完成半精車工作，切削速度僅能達(dá)到30～40m/min，但其抗沖擊韌性比較好，可以對(duì)不規(guī)整的毛坯進(jìn)行粗加工。立方氮化硼刀具在V=90m/min時(shí)，刀具輕微磨損，可以繼續(xù)切削，但刀具磨損后，由于輥身長(zhǎng)1900mm，切削時(shí)間長(zhǎng)，輥身后半段表面粗糙度值增加，滿足不了圖紙的要求。

3）確定切削參數(shù)

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果分析，確定粗車不規(guī)整的毛坯時(shí)選用復(fù)合氮化硅刀具，切削速度V=35m/min，半精車和精車均選用立方氮化硼刀具，半精車V=60m/min，精車V=80m/min。經(jīng)過(guò)多次的使用，證明機(jī)床、刀具、切削用量的選擇都是比較合理的，用立方氮化硼刀具以車代磨加工噴焊輥?zhàn)涌梢缘玫嚼硐氲某叽缇龋螤罹龋植诙确€(wěn)定在Ra1.6～0。8µm以內(nèi)，完全滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

4立方氮化硼刀具的使用要點(diǎn)

由于立方氮化硼刀具具有脆性大，塑性差，對(duì)沖擊的振動(dòng)載荷比較敏感，所以在使用中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題。

1）選擇剛性好的工藝系統(tǒng)

由機(jī)床——工件——刀具——頂尖組成的工藝系統(tǒng)如果剛性差，振動(dòng)大，將大幅度降低切削性能和加工效率，刀具耐用度明顯下降。所以使用立方氮化硼刀具的機(jī)床應(yīng)具有良好的剛性，足夠的功率和較高的轉(zhuǎn)速。一般首選中型或重型機(jī)床。

2）防止工件對(duì)刀具的沖擊

由于噴焊輥?zhàn)邮怯煤辖鸱勰釃娡亢蟾邷刂厝坌纬桑y免會(huì)出現(xiàn)少量掛瘤，這在切削時(shí)將對(duì)刀具形成沖擊，造成崩刀。所以對(duì)這類不規(guī)則的毛坯，切削時(shí)要重新調(diào)整切削用量，減少價(jià)格昂貴的立方氮化硼刀具的損耗。

3）合理選擇切削用量

由于噴焊輥?zhàn)虞伾黹L(zhǎng)1900mm，外徑f260mm，一次切削時(shí)間長(zhǎng)達(dá)190m/min。如果中途換刀停車，接刀困難，易出現(xiàn)臺(tái)階，所以正確選擇切削用量是保證噴焊輥切削加工一次走刀成形的關(guān)鍵。若切削用量選用過(guò)大，則刀具磨損加劇，不能一次走刀完成輥身精車7若切削用量選擇過(guò)小，則切削時(shí)間長(zhǎng)，刀具磨損時(shí)間長(zhǎng)，易引起工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，無(wú)法切削，并將大大降低生產(chǎn)效率。所以用立方氮化硼刀具精加工輥身時(shí)，應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量和盡可能高的切削速度以及合適的切削深度，這將有利于保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。

5結(jié)論

用立方氮化硼刀具加工噴焊層可以獲得滿意的尺寸精度和形狀精度，只要在使用中根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性，工件的工藝特點(diǎn)，合理地選擇刀具的切削參數(shù)，充分地發(fā)揮立方氮化硼刀具的優(yōu)越性，就能獲得理想的效果。