相關文章
鈦合金、高溫合金的車削
這幾年，鈦合金，高溫合金在航空領域中的應用普及開來，特別是在渦輪葉片，壓氣機，框架零件中的應用。材質優點被人們廣泛認識後，現已被推廣到了汽車、醫藥、化工、小件及其他一些工業領域中。隨鈦合金，高溫合金在工業領域的應用越來越廣泛，對這樣的難加工材質的加工也成了人們非常關注的難題。
高的強度/重量比，令鈦具有高的耐用度。與合金鋼，鑄鐵相比，鈦具有更好的強度、韌性、延展性。另外，鈦還具有抗氧化性與耐腐蝕性這兩個對機械零件很重要的特性。儘管具有上述優點，其難加工性卻讓人望而卻步。
同樣的問題也出現在對高溫合金的加工中。其難點在於切削過程中伴隨高切削力產生的局部高溫。因局部高溫會導致切削刃的損壞，主要表現為剝落、變形。
儘管在加工相同硬度的工件時，加工鈦合金的切削力並不比加工鋼件的切削力高很多，對鈦合金的加工過程卻更加複雜與困難，列舉如下：
鈦的低導熱係數的特性，使得產生的大部分切削熱，殘留在刀尖上。在車削過程中，零件表面會產生加工硬化現象，影響零件表面含鈦量的均勻性，降低抗疲勞強度，零件幾何尺寸精度。在極個別的情況下，切削熱甚至會引起火花。在重型加工中，鈦的低彈性模量，會導致變形與震動。
此外，依據化學性能，鈦具有與刀具材質發生化學反應的特性，會加速月牙窪的形成。
通常情況下，刀具的磨損會以邊界磨損、積屑瘤的形式出現。邊界磨損沿切削刃，在後刀面與前刀面同時出現，隨切深的不同而變化。
鑄件、鍛件、熱處理後、前面的工序所造就的硬化表面層，也是造成刀片磨損的原因之一。切削刃的局部溫度常常超過800° C，這會引起刀片材質與工件材質之間的化學反應和物理擴散，最終造成邊界磨損。
另一種情況是，在加工過程中，當刀具與工件的接觸面達到一定溫度同時壓力又較高時，在冷焊的作用下，工件材料粘結在前刀面上，形成積屑瘤。積屑瘤不斷形成，又不斷從刀片上剝落，每次剝落都會同時剝離掉刀片上的一部分合金材質，加速刀具的磨損。
在實際加工中，ISCAR提出的解決方案：
一、 刀片塗層： ISCAR強烈推薦採用超細基體的TiAIN PVD塗層來
加工鈦合金、 高溫合金。 PVD 所帶來的薄的、 光滑的塗層
表面，與基體之間強的粘附力，提高了刀具抗剝落、抗月牙
窪的能力。因而 ， PVD 塗層令刀片具有更好的耐磨性，化學
穩定性， 抗積屑瘤的性能。
二、 僅靠塗層是不足以解決加工問題的，還需要正確的加工
方案：
1、 採用大前角刀具， 以有效降低切削力，切削熱，同時工件
的尺寸偏差最小。
2、 恒定的進給是有效預防工件表面加工硬化的有效方法。
3、 大流量的冷卻液， 也是加工這些材料所必需的。冷卻液
的使用，確保了熱穩定性，防止了因切削熱局部集中造成
的工件材質表面的金相變化及刀具失效。局部集中冷卻或
有意識地選則冷卻液流向，是很有用的方法，事實上，冷
卻液甚至可以扮演工件與切削之間的屏障的作用。
4、 改變主偏角，選擇基體強度得的圓刀片，也能有效地減少
邊界磨損。
事實上，ISCAR早已擁有一系列解決鈦合金，高溫合金難加工
方案。世界知名的幾大航空製造商，均採納了ISCARCUT-GRIP
霸王刀系列刀具，用於切斷，切槽加工，特別是複雜的噴氣式
發動機組件。
此外，ISCAR還針對鎳基合金、高溫合金、鈦合金研發了
IC907,IC3028。並在ISO標準刀片中也開發了適用於這兩種
材質的獨特的槽型。
附圖請見材質為inconel 718的整流罩，就是ISCAR所作的解決
複雜零件加工中的一例。這個項目中，大量的材料會被切除，
加工過程需要多層切槽。ISCAR為這個零件設計了獨特的刀桿.
刀片，成功地用CUT-GRIP霸王刀系列解決了加工此複雜零件的
難題。
