高溫合金是一種以鐵、鏈條、鉆頭為基礎(chǔ)的金屬材料，能在600噸的高溫下抗氧化或耐腐蝕，并能在一定應(yīng)力下長(zhǎng)期工作。因其合金化程度高，在英美等國(guó)被稱為超級(jí)合金。其主要特點(diǎn)是含有較多的高熔點(diǎn)、高激活能的合金元素，具有優(yōu)異的熱強(qiáng)度。GH3039是我國(guó)于1958年為配合航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)而開發(fā)的一種新型固溶強(qiáng)化鏈狀高溫合金。它通常用作燃燒室中的火焰管材料。GH3039綜合性能優(yōu)異，但切削加工性差，主要表現(xiàn)在切削力大、加工硬化現(xiàn)象明顯、刀具磨損快等方面。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)GH 4169 (Ineel 718)、K24等高溫合金材料的切削性能、切削溫度、切屑形成等進(jìn)行了深入的研究。但是，目前還缺乏對(duì)切割GH3039的系統(tǒng)研究。

GH3039高溫合金及常用刀具性能

GH3039是一種多元合金，其主要化學(xué)成分如表1所示。GH3039高溫合金切削性能差。為了保證表面加工質(zhì)量，降低加工成本，需要對(duì)其切削過程進(jìn)行分析和研究。

硬質(zhì)合金刀具具有良好的韌性和導(dǎo)熱性，已廣泛應(yīng)用于切削高溫合金。切削高溫合金材料時(shí)，這種材料刀具的切削速度范圍一般為10 -30m/min。當(dāng)切割速度超過30m/min時(shí)，切割區(qū)域溫度會(huì)升高，容易導(dǎo)致材料軟化，刀片變形，使刀具失效。

測(cè)試項(xiàng)目

切削試驗(yàn)條件如表2所示。在研究GH3039高溫合金的切削性能時(shí)，應(yīng)選擇高于常規(guī)值的切削參數(shù)。圖1顯示了切削力數(shù)據(jù)采集設(shè)備。領(lǐng)切法順磁性，切鐵試驗(yàn)過程如圖2所示。4因素4水平正交切削試驗(yàn)方案及測(cè)量結(jié)果見表3。

建立切削力的經(jīng)驗(yàn)公式

影響切削力的因素有切削速度*，每齒進(jìn)給量:，軸向切削深度，徑向切削寬度q，切削力的經(jīng)驗(yàn)公式可表示為f = k，a；，經(jīng)濟(jì)人才B =北京；要記住(1)

其中k，k，k，k代表校正系數(shù)。通過多元線性回歸分析，建立了GH3039材料切削力的經(jīng)驗(yàn)公式。利用多元線性回歸方法進(jìn)行擬合，得出切削力的指數(shù)公式如下

Bi = 418。5044 AP-W，A (2)

f，= 314。4126 AP 0 w4 AE * ' 6781(3)

f，=38。7347^-'-4,850/ 5431 (4)

P = 455.0928a (5)

根據(jù)上述公式，在用立銑刀切削GH3039高溫合金的過程中，沿*方向的切削力對(duì)切削力的影響最大，其次是Y方向和Z方向。根據(jù)切削力經(jīng)驗(yàn)公式(5)可知，在高溫合金大徑向銳切削過程中，軸向切削深度ap對(duì)切削力的影響最大(指數(shù)為o. 7855)。從圖3可以看出，當(dāng)每個(gè)齒進(jìn)給時(shí)當(dāng)切割速度* =40m/min，徑向切割寬度a =0。04mm和3。2mm，切削力隨著切削深度的增加而逐漸增大，切削力有明顯的上升趨勢(shì)。

徑向切削寬度%對(duì)切削力有第二個(gè)影響(指數(shù)為0。7544).從圖4可以看出，當(dāng)軸向切削深度ap=0。25mm，每齒進(jìn)給量9 =0.04mm，切削速度* =40m/min，切削力隨著徑向切削深度的增加而逐漸增加，但增加幅度平緩。

每齒進(jìn)給量對(duì)切鐵力的影響略小于前兩者(指數(shù)為0。5911).從圖5可以看出，當(dāng)軸向切削深度ap =0。25mm，徑向切割寬度% = 3。2mm，切削速度ve = 40m/min時(shí)，切削力隨著每齒進(jìn)給量的增加而減小。

切削速度對(duì)切削力的影響與上述三個(gè)參數(shù)相反(指數(shù)為-0。2086).從圖6可以看出，當(dāng)軸向切削深度ap = 0。25mm，徑向切割寬度ae =3。2mm，每齒的進(jìn)給率為9 = 0。04mm，切削力會(huì)隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高而變化。

本文測(cè)量了高溫合金在大徑比切削過程中的切削力，并利用最小二乘法建立了切削力的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。公式表明，軸向切削深度對(duì)切削力的影響最大，其次是徑向切削寬度和每齒進(jìn)給量。隨著切削速度的增加，切削力減小，但影響程度較小。因此，在實(shí)際切削高溫合金GH3039時(shí)，粗加工時(shí)應(yīng)采用較大的徑向切削寬度。