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一、引言
190系列柴油機的氣閥工作環(huán)境惡劣，其母體材料分別為：進氣閥，4Cr9Si2；排氣閥，4Cr14Ni14W2Mo。這兩種材料經(jīng)熱處理后本身硬度就比較高，達到了48～52HRC。為提高氣閥密封線的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗沖擊的能力，分別采用進氣閥堆焊鈷基合金，排氣閥堆焊鉻基合金(如圖1所示)。此類合金強度及硬度都較高，機械加工性極差。采用YG3硬質(zhì)合金刀具加工鉻基合金時，刀具損壞嚴重；而對鈷基合金則根本無法加工。
為了解決這一問題，采用陶瓷刀具進行加工試驗。陶瓷刀具以硬度高而著稱，具有良好的耐磨及耐高溫等綜合性能，特別適合加工高強度、高硬度材料，對高速切削，高精度加工有其獨到之處，并且具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和抗粘結(jié)性。刀具制造工藝簡單、刃磨方便、價格低廉、耐用度高。美中不足的是其抗沖擊載荷能力較差，常產(chǎn)生脆性破損(即崩刃)。但若選擇合理的切削用量，設(shè)計恰當?shù)牡毒邘缀螀?shù)，改善刀具的受力狀態(tài)，就能獲得比較滿意的加工效果。
二、陶瓷刀具的應(yīng)用試驗
1、刀具選擇
針對被加工材料硬度高(約50HRC)，切削溫度高（約1000℃左右）的特點，決定選用LT55陶瓷刀片進行切削試驗。刀片成分：Al2O3+TiC+Mo+Ni；技術(shù)指標：硬度93.7～94.8HRA，抗彎強度1.0～1.2GPa，沖擊韌性≥20kJ/m2；刀具選用可轉(zhuǎn)位型，其型號為：CSS-NR2020R09 GB5343.2-93。
2、切削試驗
為獲得理想的加工效果，采用不同的切削參數(shù)，對鉻基合金與鈷基合金進行切削試驗，尋找合理的切削用量。
3、鉻基合金、鈷基合金的切削試驗
鉻基合金的切削試驗(見表1)，鈷基合金的切削試驗（見表2）
4、切削效果及分析
從以上試驗可以看出，LT55陶瓷刀片加工鉻基合金效果較好，與硬質(zhì)合金刀具相比，切削速度及刀具耐用度均有很大提高，經(jīng)濟效益明顯。但加工鈷基合金效果不理想，刀具損壞嚴重，損壞形式呈脆性破損。
5、刀具損壞原因分析
鈷基合金較鉻基合金的強度及硬度都高，因而切削性能更差。
切削表面既有母體材料又有合金材料，硬度不均；加工表面為毛坯面，余量不勻。
切削用量，尤其是切屑厚度對刀片應(yīng)力狀態(tài)影響較大，切屑厚度大時，刀、屑接觸長度增加，沖擊載荷加大，易使刀片產(chǎn)生脆性破損。
6、陶瓷刀片切削鈷基合金的試驗
陶瓷刀片切削鈷基合金的試驗（見表3）
表3 試驗參數(shù)與量值 表4 試驗參數(shù)與量值
從試驗效果看，SG4刀片較LT55刀片加工鈷基合金，刀具耐用度有了很大提高，但效果仍不十分理想。陶瓷刀具在切削沖擊載荷較大的毛坯面時，其刀面上所受為拉應(yīng)力，這樣易使刀片產(chǎn)生脆性破損；如采用較大的負前角，可使刀面上的拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力，提高刀片的抗破損能力。但是，加大負前角，會使切削抗力增大，故要求機床系統(tǒng)要有較好的剛性。
結(jié)合理論分析和前期試驗結(jié)果，將刀片負前角改為-12°作進一步切削試驗（見表4）。
從試驗結(jié)果來看，效果比較明顯，刀具耐用度有了很大提高，且尺寸穩(wěn)定，粗糙度亦符合要求，說明采取的措施是正確的。
三、結(jié)論
SC陶瓷刀片適合加工鈷基合金，切削速度可選153～193m/min之間，進給量可選0.08～0.10r/min之間，切削深度可選0.8～1.2mm之間。
刀具幾何參數(shù)
機床—工件—刀具系統(tǒng)要有良好的剛性。
由于切削用量與刀具幾何參數(shù)優(yōu)選的范圍比較窄，因此還不算是最佳的。
來源：刀具商務(wù)網(wǎng)
