镍基高温合金GH4698拉削单位切削力的测定-论文.pdf

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1、104工具技术镍基高温合金GH4698拉削单位切削力的测定姚青文哈尔滨汽轮机厂有限责任公司摘要：切削力是拉刀设计和拉削变形控制措施制定的基础数据，采用刨刀在刨床上进行切削试验模拟轮盘拉削过程，实际测量切削力，通过分析计算获得镍基高温合金GH4698拉削单位切削力的数据，为拉削单位切削力的获取提供简便的测量方法。关键词：GH4698；拉削；单位切削力，中图分类号：TG501．3文献标志码：B料去除方向(切屑形成方向)，直槽拉削、刨削和定1引言切削深度车削均属于直角切削。因此，试验采用定某型燃机涡轮盘采用镍基高温合金GH4698，制的刨刀来开展不同

2、切削参数下切削力的测量。由由于材料难于机械加工，且轮盘加工精度要求高，使于要得到枞树型轮槽拉削时的切削力数值，所以要加工难度进一步增加¨I2J。镍基高温合金是一种典根据轮槽型线的尺寸及拉刀的各参数设计试验切削型的难加工材料，其制备过程中为了获得优良的高加工的专用刨刀。轮槽型线如图1所示。温性能，通常添加各种元素，并采用各种工艺进行强化，导致对其加工变得极为困难。主要表现在：(1)常温和高温下强度高，切削力大；(2)加工硬化倾向大，切削困难；(3)刀具磨损严重，甚至破碎；(4)热导率低，切削温度高；(5)工件易产生热变形，加工表面质量和精度不易保

3、证。目前燃机轮盘轮槽加工国内外一般采用拉削，镍基高温合金轮盘材料的机械加工性能较差，在拉削过程中容易产生变形，严重影响加工后轮槽的精图1轮槽型线尺寸度。由于变形主要是由拉削过程中的切削力引由于轮槽为难加工材料GH4698，所以拉削刀起的，因此要实现拉刀设计优化和对拉削后轮槽变具选用高性能高速钢M42，刨刀也同样采用M42刀形的控制，需要准确计算出拉削力。一般拉削力主具，轮槽的承力面与非承力面的型线分别为6mm与要是通过切削力公式计算得出，但刀具切削手册中3mm的宽度，刨刀各参数设计成与拉刀参数相同，没有针对高温合金GH4698拉削的准确单位切削

4、力由于精拉刀是成型刀具，其实际前后角要通过二面数值。基于刨削与拉削相似，通过对高温合金角计算，即3ram宽度刨刀前角为10。、后角2。，6ramGH4698刨削进行仿拉削切削试验，实际测量切削宽度刨刀前角为6。、后角2。。加工完成后刨刀如图力，并对试验后的数据进行分析处理，得到高温合金2所示。GH4698拉削单位切削力。对GH4698试块进行刨削仿拉削试验，测量出切削过程中的切削力。试验测试系统如图3所示，2试验测定方案由B665牛头刨床、Kistler9257B动态三向测力仪、由于轮槽直径较大，目前只有大型数控立床适电荷放大器、配有数据采集板

5、的计算机等组成。测合加工，且刀具体积大，故不利于拉削试验的开展。力仪测出的力信号经电荷放大器放大后，经过配套本实验采用刨刀在刨床上进行切削试验来模拟轮盘数据采集卡后可直接将信号传送到计算机。再用拉削过程，其有效性可以用切削加工的直角切削理Kist

6、er测力仪的配套软件可对测得的力信号进行分论来解释。直角切削是一种平面二维切削过程，特析和处理。测力系统坐标系定义：沿刀具进给方向征在于被加工工件和刀具的相对运动方向垂直于材为，垂直进给方向为y，刀具轴线方向为z。安装完成的实验测试装置如图3所示。收稿日期：2014年2月106工具技术表1测力仪测量出

7、的各切削力用刨刀在刨床上进行切削试验来模拟轮盘拉削过程，得出以下结论：(1)实际测量得到了GH4698不同齿升量拉削单位切削力数值和主切削力与法向切削力之比。(2)由该方法测得的单位切削力最终计算出的切削力数值与拉削加工实际切削力数值相符度很高。(3)通过刨削试验测量GH4698拉削单位切削力的方法，为轮槽拉削单位切削力的获取提供简便的测量方法，此方法通用性、实用性较强。参考文献表2GH4698拉削单位切削力数值[1]M，H．Tran．Recentdevelopmentsinbladingtoimprovetur—bineeficiency[J

8、]．IntJMaehToolsManufaet．2006(23)：齿升量(mm)0．010．020．030．040．053O～36．单位切削力(N／mm)101．8171．3206．3238．5316．8[2]RPigott，REWarmer．SteamturbinebladedevelopmentFx，Fz1．981．871．921．932．06『J]．IntJMachToolsManufact．2004：30—33．由上表2计算出的GH4698不同齿升量拉削单[3]李企芳．难加工材料的加工技术[M]．北京：科学技术出位切削力数值，可计算出枞

9、树型轮槽拉削时主拉削版社，1992．力的数值，再由表1得出的与：的比例关系可[4]李明超．燃气轮机轮盘材料切削性能和榫槽拉削工艺研计算出拉削时的法向切