作 者：赵军，郑光明，李安海，崔晓斌
摘 要：针对Inconel718加工时，切削效率低和刀具磨损严重，通过角正交试验对Sialon陶瓷刀具超高速切削Inconel718的刀具寿命及磨损机理进行了研究，同时利用等效率一等寿命响应曲面法，对切削参数进行了优化，获得了干切削状态下刀具寿命的经验公式，得到陶瓷刀具超高速切削Inconel718主要的磨损机理是粘结磨损和磨粒磨损，在效率不变的情况下，适当的降低切削速度，增大切削深度，可以提高刀具寿命，试验刀具的切削参数优化结果为：切削速度150~250m/min、切削深度0.05~0.2mm、进给量0.1~0.2mm，在该建议切削参数下刀具寿命约在5~20min。
关键词：超高速切削；Sialon陶瓷刀具；磨损机理；Inconel718；
引言
由于镍基合金具有比强度高、热强度好、化学活性大等特点，被广泛应用于航空航天工业，特别是飞机发动机重要部件采用镍基合金材料的逐渐增多，但是从加工性能的角度来看，镍基合金是典型的难加工材料，切削过程中产生的切削力大、切削温度高，加工硬化和粘刀现象严重，使得切削速度低、刀具寿命短、加工效率低，如何提高切削速度和加工效率是亟待解决的重要问题之一。
目前国内外加工镍基高温合金主要选用硬质合金刀具、陶瓷刀具和CBN刀具.硬质合金刀具切削镍基合金速度一般不会超过100m/min，不适合于高速切削，陶瓷刀具能够在超过200m/min的速度下切削，速度超过了涂层和无涂层的硬质合金刀具，CBN刀具的整体性能要比硬质合金刀具要好，但CBN刀具由于价格的原因，应用受到了限制，故陶瓷刀具以其物美价廉在高速切削镍基高温合金时应用较多。
Sialon陶瓷刀具具有很高的强度和韧性，及良好的抗热冲击性能，是高速切削镍基合金的优选，切削镍基合金时，当切削速度超过200m/min就属于超高速切削了，当前对于用Sialon陶瓷刀具超高速切削镍基合金的研究较少，本文对Sialon陶瓷刀具在超高速范围内干车削Inconel718中刀具磨损及寿命进行了研究，并通过刀具寿命效率分析，对陶瓷刀具高速加工Inconel718的切削参数进行了优化。
1 刀具寿命模型
在切削过程中根据广义的泰勒寿命公式，刀具寿命与切削参数(切削速度υ，进给量f和切削深度ap)可用下列指数函数表示：
式中：υ、f和ap分别为切削速度(m/min)、进给量(mm/r)和切削深度(mm)。
根据刀具的切削试验数据，通过线性回归求解模型常数，可以得到刀具寿命的预测模型。上式两边取自然对数可得：
镍基合金工件所含的硬质颗粒沿刀具相对于工件的运动方向划擦刀具后刀面形成了图1(c)所示的条纹状磨损，这是典型的磨粒磨损。
3.2 刀具寿命与切削效率分析
根据前述的刀具寿命预测模型理论及试验结果，得出如下刀具寿命经验公式：
从刀具使用寿命的角度出发，刀具寿命越长越好，这就要求降低切削参数；但是从工件材料的去除率的角度考虑，在满足使用要求的前提下，效率越高越好，要求增大切削参数，这样就出现了矛盾。
我们可以通过正交试验获得的刀具寿命经验公式(7)及切削效率公式(8)来分析刀具寿命与切削效率的关系，从而获得比较理想的切削参数、刀具寿命及效率。
式中E为切削效率(mm3/min)。
图2为根据刀具寿命经验公式(式7)及切削效率公式(式8)的计算结果绘制的曲线，可以看出在效率不变的情况下，降低切削速度，增大切削深度，可以提高刀具寿命.合理的切削效率约在500～2000mm3/rain，该种陶瓷刀具干切削状态加工Inconel718建议切削用量为：切削速度150~250m/min、进给量0.1~0.2mm/r、切削深度0.05~0.2mm，在该建议切削参数下刀具寿命约在5～20min。
4 结语
本文利用角正交试验法对Sialon陶瓷刀具超高速车削Inconel718的刀具寿命进行了研究，获得了干切削刀具寿命的经验公式.通过响应曲面法，对刀具寿命一切削效率进行了分析，并对切削参数进行了优化，建议切削用量为：切削速度150~250m/min、进给量0.1~0.2mawr和切削深度0.05~0.2toni.Sialon陶瓷刀具超高速切削镍基合金Inconel718时，主要磨损机理是粘结磨损和磨粒磨损。
