8cj00l在实际加工中刀具的选择应考虑以下几个因素:工件材料、工件形状、加工要求、加工机床、系统刚性以及表面质量技术要求等。
以涡轮机匣零件为例:
1. 从工件材料上分析,变形高温合金、铸造高温合金等难加工材料大量采用,这些难加工材料导热系数小、强度大、切削温度高,易产生加工硬化,切削时刀具磨损快,刀具寿命短,刀具消耗量大,因此必须合理选择刀具几何角度。
2. 从工件结构上来看,壁薄、刚性差、难加工。加工零件凸起部分时,刀具系统容易与零件、夹具干涉,因此,必须对刀具路径进行优化,如插铣加工代替侧铣,空行程快速走刀,优化抬刀位置,采用螺旋插补等方式进行铣削。
3. 从加工工序上分析,机匣需要经过粗加工、半精加工、精加工,为了节省刀具费用,在制造这类零件时,粗加工时可采用高性能陶瓷铣刀,半精加工和精加工时采用标准硬质合金刀具和非标高性能专用刀具,这样可显著提高生产效率。
4. 从加工经济性方面上来说,刀具配置方案需要不断改进,尽量采用刀具商最新研发的产品。
航空发动机零件的整体化、结构化、轻量化是大推比发动机的重要设计特性之一。整体结构件具有减重、减级、增效并提高可靠性的优点,符合航空发动机零部件易维护、高可靠性和长寿命的服役需求。
例如将压气机盘和轴颈设计为一体的压气机盘,将转子叶片和压气机盘设计为一体的整体叶盘等。整体结构零件结构复杂,和原单体零件相比装夹定位效果明显削弱,使得零件刚性减弱,加工中容易产生振颤。因而加工中零件个别部位容易产生变形,几何尺寸和表面质量受到一定程度影响。单体叶片加工时可以夹紧叶片的轴颈部位,同时用顶尖顶住叶冠,一个方向夹紧,一个方向支撑。整体叶盘铣削叶片时只能以夹紧轮毂的前后缘板,叶冠无支撑,叶片在悬臂状态下加工,工艺性明显劣于单体叶片。因此整体结构零件基本上融合了原来两个单体零件,盘和叶片的加工难度。
航空发动机的涡轮盘、整体叶盘、涡轮叶片等零件的材料大多为钛合金和镍基高温合金,如图所示,由于大多是薄壁件,因此对其制造精度要求极高,对其加工刀具要求亦很高。高温合金加工时由于其切削力大、加工硬化倾向大、切削温度高、刀具磨损严重使其成为典型的难加工材料。
高温合金家族共有的特点:导热性差、弹性模量小、化学活性高和摩擦系数大,还具有其他高温合金不具备的高强度、高韧性和高硬度的特点使得其归属于难加工材料行列。在车削过程中主要表现在切屑与前刀面接触面积小,刀尖应力集中,切削温度高,切屑不易折断并且锯齿化严重,刀具磨损严重,导致加工效率很低,工件加工表面质量较差。