jic35導讀：在金屬加工中，有些材料特別難以切削。例如，iso-s材料組中的兩個子類鈦合金和高溫合金，就是難切削材料。根據(jù)實驗，在相同切削條件下，這兩材料的切削機理是*不同的。位于圖賓根的刀具專家瓦爾特公司通過優(yōu)化斷屑槽形，擴展了車削可轉位刀片的應用范圍。
在實際應用中，鈦合金和高溫合金常常使用相同類型的刀片進行加工。但在iso-m材料（不銹鋼和耐腐蝕鋼）的切削中已經(jīng)得到了證明：所用的刀具材料和槽形需要有所區(qū)別才能更。stefanlenischenko（瓦爾特公司圖賓根總部研發(fā)人員）說：“為獲得*的切削性能和zui高的刀具壽命，有必要為鈦合金和高溫合金分別制定加工方案。”對于鋼和鑄鐵加工，通用的可轉位刀片可能是的方法，但是在iso-s材料范圍內，專門的解決方案往往能獲得更好的加工效果。
要求
這兩種材料有一些性質是相同的：容易粘結，加工中易生成積屑瘤；它們是不良熱導體，切削中生成的熱量大部分流向切削刃。由于鈦合金和高溫合金的材料特性，在切削過程中，切屑的形狀和磨損與一般切削加工是*不同的。
鈦合金切削時容易產(chǎn)生由擴散引起的月牙洼磨損。刀片材料中的碳粒子流入切屑，可轉位刀片受到侵蝕，切削區(qū)域會逐漸減弱。硬的鍛造表面，材料的高強度增大了崩刃和塑性變形的危險。材料的彈性模量低，增大了振動的傾向。切削刃一但有積屑瘤形成，刀片很快就會崩刃。
所有這些現(xiàn)象隨著合金晶相中的β相的百分比增大而增強。ti6al4v是廣泛使用的材料，它同時含有α相和β相，是非常難加工的材料。新材料ti-5553是一種商純β相合金，它更加難切削，切削速度只有ti6al4v的一半。但是，令切削專家傷腦筋的材料特性卻讓結構工程師欣喜若狂：高強度材是飛機起落架零件和承載結構零件的理想材料。“越來越多使用β相鈦合金這種趨勢是我們將‘sky.tec’可轉位刀片推向市場的動力，”瓦爾特公司的產(chǎn)品解釋說，“常規(guī)可轉位刀片不能滿足鈦合金切削對刀片性能和刀具壽命的要求”。
高溫合金的加工也常常受到鍛造表皮的困擾，同時它還受到材料易于受到冷作硬化的影響，特別切削過程中很大的切削力會引起切削刃過載。對于鍛造高溫合金零件，例如航空工業(yè)中發(fā)動機典型零件，切削深度是變化的。在這樣的情況下，難于選擇合適的切削參數(shù)。stefanlenischenko強調說：“*切削參數(shù)的范圍非常小。”
高溫合金也采用類似鋼使用的方法，加以熱處理。在高溫合金的車加工的零件中，大約百分之八十都處于淬硬狀態(tài)。加工人員面對的是40~45hrc硬度或1200-1600n/mm2的強度。切削刃的塑性變形，崩刃和溝槽磨損是刀片失效的主要原因。在高溫合金切削過程中，切屑常常沖擊可轉位刀片的后刀面，形成很大的沖擊力，刀片面臨著崩刃的風險，加工硬化會引起的溝槽的磨損。風險疊加，一方面要求有刀片有相對穩(wěn)定的切削刃，另一方面，更加重要的是要求刀片有較為鋒利的槽形。這就向研發(fā)人員提出了平衡這兩種的要求的挑戰(zhàn)。
解決方案
瓦爾特公司已經(jīng)開發(fā)和推出了兩組用于iso-s材料的可轉位刀片，每一組都有優(yōu)化的槽形：用于鈦合金的是sky.tec系列三種槽形nft、nmt和nrt；用于高溫合金的nms和nrs型槽形。開發(fā)的首要目標是極大程度提高刀具壽命和優(yōu)化斷屑能力，以彌補在加工iso-s材料方面的不足。對于加工部門來說，切削過程中刀具破損引起的加工中斷是不可接受的，這會導致昂貴的零件的報廢。刀片槽型是根據(jù)字母識別的，字母t表示用于鈦合金加工，字母s用于高溫合金加工，f、m和r則代表加工方法：精加工、半精加工和粗加工。n代表刀片后角基本形狀。sky.tec產(chǎn)品系列名稱指示了應用的基本領域：航空工程。無論何處，只要有鈦合金，一般來說就會伴隨有高溫合金。例如：燃氣輪機，冷的一邊主要用如ti6alv4之類的合金制造的，熱的一邊主要是用高耐熱材料制造的，例如inconel718。gerdkussmaul說：“我們是完整方案的提供商，我們的目標就是提供用于特殊應用領域的完整解決方案。sky.tec槽形刀片是加工燃氣輪機的。”
所有用于iso-s材料組的可轉位刀片都有一個特點，就是稍微磨圓的刀尖圓角。這對切削刃承受切削力和散熱是*的。槽形的細微差別，決定了刀片的不同應用領域。
sky.tec鈦合金系列刀片具有的、窄的斷屑槽，這是為了獲得良好的車削加工斷屑效果所采取的改動，能夠顯著地改變已經(jīng)成形的切屑的形狀，即使是在刀片磨損的狀態(tài)下。nrt粗加工槽形的特點是有一個特別穩(wěn)定的結構，倒棱較寬，這是控制月牙洼磨損的有效手段。半精加工nmt槽形穩(wěn)定性好，曲線的切削刃，用以減小切削力，在不穩(wěn)定零件或仿形加工中都表面穩(wěn)定。nft精加工槽形–優(yōu)化的鋒利切削刃，周邊全磨削，保證切削的高精度。
從外觀上看，用于鈦合金切削的可轉位刀片并不突出。kussmaul說：“常規(guī)的金色或香檳色涂層通常是沒有的。”他又說，“超過80%的用于鈦合金切削的可轉位刀片沒有涂層”。這樣做是因為對刀片材料的抗月牙洼磨損有很高的要求：“在這些環(huán)境中，涂層不能提供任何優(yōu)勢。這就是我們推薦無任何涂層的刀片的原因”。
用于高溫合金的可轉位刀片需要有鋒利的槽形。正前角加刃口全倒棱保證切削刃的穩(wěn)定性。正前角槽形與pvdal2o3涂層結合。用于高溫合金的可轉位刀片一般都有涂層，它顯著地提高了刀具壽命。瓦爾特專家為這兩種槽形提供了wsm10和wsm20兩種pvdal2o3涂層的刀片材質，pvd涂層溫度低，刀片韌性好，al2o3涂層起到了的絕熱體的作用。
與鈦合金系列的窄斷屑槽相反，nrs和nms槽形需要有較大的切屑變形空間，如果高溫合金的切屑變形太過劇烈而產(chǎn)生加工硬化，則刀片會迅速損壞。nrs槽形具有較寬的斷屑槽，可以保持較深的切削深度，而nms槽形的斷屑槽稍窄。
開發(fā)人員強調說：“對于高溫合金，我們已經(jīng)獲得了分別用于粗加工和半精加工的兩個槽形。所以，基于相同的原理我們推導出用于精加工的槽形，刀片刃口的倒棱應該非常小，這就是我們應該怎樣使用sky.tecnft槽形的形狀開發(fā)新結構的出發(fā)點。”nft鈦合金精加工槽形也適用于高溫合金的精加工，這對工程師來說很重要。
結果的選擇
幾個應用實例已經(jīng)證明優(yōu)化的可轉位刀片是值得投資的。對于用ti6al4v制造的直徑為1.8m的燃氣輪機殼體的粗加工，一個制造商過去一般采用與切削iso-m材料通用的槽形，刀片的材料也是適用于鈦合金的材料。制造商現(xiàn)在能采用的一種新的解決方案來處理加工過程中更換刀片的問題。使用相同的切削參數(shù)（vc=55m/min，f=0.4mm/rev，ap=2.3mm），使用新一代的瓦爾特sky.tecnrt槽形和ws10切削刀具材料，幫助制造商解決了在加工過程中無需更換刀具的問題，同時在加工過程中形成一致的短切屑。
另一個制造商的任務是車削用inconel625制造的板，板的直徑為230mm，它是用于化學工業(yè)的一個部件（200hb，約900n/mm2）。在加工過程中，生產(chǎn)主管將瓦爾特的nms槽形和wsm10切削刀具材料與其他切削刀具供應商推薦的iso-m和iso-s材料通用的可轉位刀片作了比較。測試中，切削參數(shù)保持不變（vc=50m/min，f=0.2mm/rev，ap=3mm）。在僅僅18min后，由于切削刃上的溝槽磨損和崩刃，其他供應商提供的刀片失效。而由瓦爾特的nms槽形刀具直到33min后，還沒有任何溝槽磨損。就加工件數(shù)量來說，瓦爾特以11對6，取得了勝利。