PCBN刀具在Inconel 718加工中的应用

一、Inconel718应用简介

术语“超级合金”描述了一个范围广泛的专门用于通常在高温下苛求优异的机械和化学特性的应用而开发的镍、铁和钴基合金。大约三分之二的超级合金被用于航空工业的动力涡轮机和相关零件的制造。

这些合金的典型应用是飞机发动机的热端。剩下的三分之一被用于化学、医疗和建筑行业中要求特别的高温性能和/或优异的耐蚀或抗氧化性能的应用场合。

Inconel 718是一种沉淀硬化的镍铬合金，含有相当数量的铁、铌和钼，以及少量的铝和钛。它把耐蚀性、高强度与杰出的焊接性能(包括抗焊后破裂的性能)结合在一起。在高达700℃的温度下，该合金具有极佳的蠕变断裂强度。

常见的Inconel 718零件有：燃气轮机、火箭发动机、原子反应堆、泵、轴和连接件等。

二、PCBN加工Inconel的应用范围

现有的有效加工Inconel 718的PCBN材质等级是非常明确的。用于切削深度小于0.5mm的连续切削已经被证实是非常成功的。而切削深度大于0.5mm的粗加工通常不能成功。半精加工已经被证实是非常成功的，精加工通常要求在被实施前进行试用，因为可能对表面完整性有影响。

推荐用于Inconel 718(30～45HRC)车削的工作区域(注：不可用于断续切削。使用E25型切削刃修磨。刀具材质等级CBN100/CBN10)

推荐用于Inconel 718车削的工作区域
推荐用于Inconel 718(30～45HRC)割槽的工作区域(注：不可用于断续切削。使用E25型切削刃修磨。刀具材质等级CBN10)

推荐用于Inconel 718割槽的工作区域

三、适于Inconel加工的PCBN刀具的几何角度及修磨

标准车削
当加工Inconel 718时，图示的用于标准车削的切削刃修磨是最经常使用的。一个负前角的几何角度与一个E25的倒棱为精加工提供切削刃强度和刀具性能表现的最佳组合。
薄壁零件
当加工薄壁零件时，使用一个0°前角的几何形状可能是必要的。这将降低在加工过程中产生的切削力，将减少薄壁零件压扁的可能性。

四、加工案例

喷气发动机燃烧室

材料：Inconel 718锻造毛坯

硬度：35HRC

表面：已预加工

工序：半精加工

材质等级：CBN10

刀片型号：TNGN110308E25-L1

切削速度：350m/min

进给量：0.25mm/rev

切削深度：0.5mm

冷却液：有

结果 CBN10=加工时间：6分钟

晶须增韧陶瓷=10分钟

轴的外圆车削

材料：Inconel 718锻造毛坯

表面：已预加工

工序：半精加工

材质等级：CBN10

刀片型号：TNGA160408E25-L1

切削速度：300m/min

进给量：0.10mm/rev

切削深度：0.5mm

冷却液：有

结果刀具寿命：12分钟

轴的割槽
- 材料：Inconel 718锻造毛坯
- 硬度：35HRC
- 材质等级/刀片:
- CBN10=LCGN1604M0-0400E25-LF
  WC=LCMR1604M0-0400-MP，883
- 切削速度：CBN10=170m/min
  WC=30m/min
- 进给量：CBN10/WC=0.2mm/rev
- 切削深度：CBN10/WC=0.2mm
- 冷却液：有
- 结果
  刀具寿命：CBN10=12分钟
  WC=10分钟
  CBN10使得切削时间下降高达85%，而且改善表面粗糙度

五、结论

总的来说，Inconel 718是一种难加工材料，加工参数需要根据每个零件进行优化以保证刀具寿命的最大化。切削刃微崩、后刀面快速磨损和沟槽磨损是在加工这种材料时最常见的问题。切削刃修磨对于刀具寿命有显著的影响。当尝试超过推荐的切削深度时应该小心应对。

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