燃气轮机零件上凹槽的高效仿形加工

环、盘、轴和机匣—这类燃气轮机发动机零件不仅形状复杂，其材料的可加工性一般也较差。而当前，这些零件的供应商们，无疑正承受着日益增加的成本和交货期方面的压力。若想尽可能高效地进行生产以确保自身竞争力，就必须站在机加工技术发展的前列。

高切削力、高切削温度和较强的沟槽磨损趋势，对高效切削加工和切削刃提出了很高要求，为此专门开发的刀具和加工工艺也随之加速进入了人们的视野。而千变万化的加工要求，也会令各具特色的刀具找到其用武之地。

出於强度考虑，燃气轮机零件的大多数内外槽形总带有圆弧面和一些复杂曲面。为了加工宽槽或凹窝，大小合适的可转位圆刀片就成为首选解决方案。

几乎所有刀片都有刀尖圆弧半径，对於圆刀片而言，可以说其整个切削刃均以刀尖圆弧半径的形式存在。它们可以是用在普通车刀上的用螺钉夹紧的真正的圆刀片，也可是用在切槽刀板上的有圆弧刃口的切槽刀片，或是非标的弯头圆弧头刀片以获得最大的刀具可达性。对於上述这些类型的圆刀片，其尺寸选择往往需考虑工件的轮廓半径，以便获得最佳的刀具切削路径。

要求苛刻的切削
在加工由难加工材料（如耐热超级合金或钛合金）构成的燃气轮机零件时，一定要谨慎选择刀具、切削参数和走刀路径。

就目前情况来看，仿形加工这些零件上的凹槽时，值得优化的地方很多，从而进一步缩短加工时间，确保加工过程的安全性以及零件质量的一致性，并由此降低废品率。在为随後的粗加工或精加工工序选择最先进最合适的圆（刀片）刀具後，接下来就是优化切削参数，此举是为了控制切削热、改善刀具寿命和切屑形成。

使用圆刀片时，确保正确的切屑厚度、切削深度和进给量显得尤为重要。切削刃的主偏角是确定切屑厚度的关键，在加工耐热合金时起到了至关重要的作用。这对遏制耐热超级加工时的沟槽磨损，以及钛合金加工时对长切屑的控制有着重要影响。因此，有必要选择合理的进给量以便形成足够厚的切屑，才不会对切削刃产生负面影响。

对硬质合金和陶瓷刀片来说，加工这些材料时具有截然不同的切削速度限制值。对於陶瓷刀片，需要谨慎地平衡所产生的切削热，也即：足以使工件材料发生塑性变形而形成切屑，但又不可过度以免对刀具材料产生有害影响。对於硬质合金刀片，切削速度受到限制（通常较低）。从生产效率的观点来看，采用较高的进给量通常是有利的，此时刀具寿命会稍有降低。

圆刀片
圆刀片具有最为坚固的切削刃，且对走刀方向限制较少。对於适合耐热超级合金切削的陶瓷刀片以及适合此类合金与钛合金切削的硬质合金刀片，采用圆刀片时，为获得令人满意的性能所需的最大切削深度应为刀片直径（IC）的25%（对应於60度的主偏角），因为过多的切削深度会导致振动趋势加剧和性能的不稳定。

当切削深度为刀片直径的15%（对应於45度的主偏角）或更低时，则可获得最佳性能。采用较小主偏角所形成的切屑较薄，这意味着可降低沟槽磨损的趋势并有潜力提高进给量。根据相应的推荐值，考虑到合适的最大和最小切屑厚度，切削深度与刀片直径IC比值介於0.05（对应於26度主偏角）到0.15（对应於45度主偏角）之间时的进给量修正系数为2.3到1.4。

由此可见，使用圆刀片时，切削深度与刀片直径之比对很多方面都具有相当大的影响，这包括金属去除率、切削时间、编程可能性、表面质量以及切槽和仿形加工工序的安全性。