拉刀钝圆半径对高温合金拉削表面质量的影响

GH761是我国自行研制的涡轮盘用新型高温合金，具有卓越的物理机械性能，但切削加工性较差。在GH761拉削加工中，拉刀磨损直接影响着表面质量。刀具的磨损通常用后刀面磨损值VB表示，在薄切屑低速拉削时，VB值变化极其缓慢。在试验中，60mm长的工件连续拉削240s(相当于拉削五六个涡轮盘榫槽的时间) ，才形成比较均匀的后刀面磨损带， 但此时拉刀却已磨损得不能使用。据观察，此时拉刀钝圆半径 Rn有相当明显的增长，Rn值的变化反映了拉刀磨损的程度， 同时也是影响拉削表面质量的主要因素。

我们用模拟拉削的方式做了工艺试验 (工件材料为GH761; 刀具材料为M42,γ0=15°C,α0=4°C ;拉削速度Vc=3m/min;齿升量Fz=0.015mm;干切削)，获得以下结果：

(1) 拉刀磨损和Rn值变化的关系。

图1 钝圆半径与拉削时间的关系

图1是Rn值随拉削时间变化的情况。Rn值用复印—回归分析法测量。由图可见，拉削中Rn值随拉削时间变化的规律同一般切削后刀面磨损值VB变化规律相似。在拉削速度Vc=3m/min的条件下，当拉削时间超过240s以后，Rn值剧烈增大。刀具磨损后刀刃处的高倍扫描电镜照片见图2。从图中可见，刀刃已明显局部磨圆，某些地方似有剥落的痕迹。因拉削速度低，拉削温度不高(θ<300°C)，同时由于GH761合金导热性差， 塑性韧性好， 并含有一些硬度较高的碳化物和金属间化合物颗粒， 所以此时刀具磨损的原因主要是磨料磨损并略带有冷焊磨损。

图2 刀刃局部磨损形貌

（2）rn值对拉削表面粗糙度的影响

图3是在拉削速度垂直方向上测量的rn值对表面粗糙度Rz的影响关系。从图中可见，rn值大约在12~14μm之间时，Rz值存在一个较小值。在试验范围内Rz值在0.32~0.55μm之间变化。由于本项试验是在低速条件下进行的直角自由切削，且切削刃比试件宽度大，工件表面没有残留面积，在拉削距离很短的范围内没有发现积屑瘤，机床也没有出现爬行现象，所以试件表面粗糙度值较小且情况稳定。

图3 钝圆半径对表面粗糙度的影响

（3） rn值对拉削表面加工硬化程度的影响

图4是rn对拉削表面硬化程度的影响。由图可见，随着rn值增大，拉削表面硬度值HV和硬化程度N均呈线性增长。当rn值增加至22μm时，表面硬度值已接近HV=500kg/mm2，加工硬化程度高达50%。

图4 钝圆半径对表面加工硬化的影响

因为拉削属薄屑加工，且由于GH761材料本身的特点，所以随着rn值的增大，对表面金属的挤压作用逐步增强，使金属变形区范围扩大，产生严重的加工硬化现象，对拉削件的性能造成很大损害，所以在拉削过程中必须严格控制rn值。

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