图2 赛阿龙陶瓷刀片磨损情况

　　上述切削试验优选确定了陶瓷刀片铣削中介机匣的加工参数。图2为采用表2最后一组参数进行切削试验时的刀具磨损情况。

　　·中介机匣的开槽切削试验 

　　本试验的目的是优化中介机匣的数控加工程序。切槽加工是中介机匣加工的难点，加工余量大，在“岛区”之间进行切削需频繁换向，因此走刀路线的确定和加工程序的优化显得极为重要。在开始编程时，走刀路线采用“拐直角”的方式(见图3)。

图3走刀路线的优化

    切削试验结果表明，该方式在切削换向时切削力很大，表现为工件温度高，机床振动大，主轴功率利用率达到80%，陶瓷刀片出现了如图1所示的大面积剥落与崩刃，其主要原因是陶瓷刀具的强度与韧性相对较低，在切削过程中频繁换向时受到交变应力的作用，很容易沿晶界产生微裂纹，并逐渐扩展，最后导致刀片碎裂。针对这种情况，我们对加工程序进行了优化，在拐角处应减小切削参数的部位改为 “走圆角”的方式(见图3)。试验结果基本解决了上述问题，机床振动减小，工件温度降低，主轴功率利用率约为40%，刀片的磨损情况为正常磨损。

　　·切屑形态 

　　镍基高温合金为塑性较大的材料，切屑形态通常为带状屑。采用陶瓷刀片进行高速切削时，切屑形态由带状屑转变为碎屑，但这种切屑的形成机理与普通材料在低速切削时形成的挤裂切屑有着本质的不同。随着切削速度的逐步提高，切削时的切屑变形规律也会发生一些变化，切屑的剪切变形逐渐加剧，剪切区的滑移逐渐加强，即使是塑性材料，其切屑形态也会逐渐从带状切屑转变为锯齿状切屑，进而有可能转变为单元切屑。由于在高速切削的条件下切屑由带状切屑转变为单元切屑，切屑与前刀面的摩擦不再是切削力和切削热的主要来源，后刀面处工件材料的弹性变形也将由于变形速度逐渐跟不上切削速度而减小，使后刀面的摩擦也随之减小，从而对降低切削力和切削热产生有利影响。在高速切削条件下，切削热来不及传递到工件及刀具上，大部分热量由切屑带走，因此工件和刀具的温度不高，而切屑在高温下发生氧化作用，形成特别酥脆的单元切屑(见图4)。

图4 高速铣削时形成的单元切屑

　　中介机匣的加工为高速干式切削(切削线速度达到约700m/min)，采用高压吹风式排屑，排屑情况良好，状如流星雨。

·效率及成本 

　　采用陶瓷刀片对发动机中介机匣进行高速加工时，由于刀具性能好，切削速度高，排屑快速顺畅，因此可大幅度提高生产效率，降低加工成本。如中介机匣的圆台切削，工件毛料大径为f387mm，高度为63mm，小径为f354.6mm，当切深为3mm时，表面积为735cm²，切削时间为3分钟的金属去除量可达到220cm³，生产效率相当可观。以前采用传统工艺完成圆台铣削、开槽铣削需要20多个小时，现在采用新工艺仅用2.5小时即可完成，仅此一项，就可以降低加工成本4000多元。

　　4 结论

　　由切削试验结果(表1、表2)可知，采用陶瓷刀具进行加工时，必须连续切削，否则刀具磨损很快。

　　Si^₃N₄赛阿龙陶瓷刀具非常适合镍基高温合金的切削加工。利用高速干式切削产生的切削热，可使被加工材料变软而改善其切削加工性，而陶瓷刀具仍可保持良好的高温红硬性，这是刀具寿命显著提高的根本原因。

　　为了获得满意的加工效果，切削参数的合理选择十分重要。加工编程时对走刀路线的优化(转角处走圆角)对于改善刀具磨损状况、提高刀具寿命作用很大。

　　采用陶瓷刀具进行高速铣削时，切屑形态为酥脆的单元碎屑。

　　采用陶瓷刀具加工发动机中介机匣是提高生产效率、降低加工成本的有效途径。随着性能先进的大功率机床的引进，陶瓷刀具在我公司将会有很好的应用前景。