GH99 高温合金高效铣磨加工参数的优化 □付 余 1 □尹 锋 2 □李 勋 1 【摘 要】研讨了铣磨参数对磨削力和加工外表粗糙度的影响规则，承认磨削深 度是影响磨削力巨细的主要要素，磨削宽度是影响加工外表粗糙度的主要要素。 在此基础上优化了 GH99 高温合金铣磨的加工参数，并对优选参数下的外表粗 糙度、砂轮寿数、磨削力等目标进行了测验。测验成果标明，参数优化进步了 GH99 高温合金的加工功率和质量。 【期刊称号】机械制作 【年(卷),期】2017(055)007 【总页数】4 【关键词】合金 铣磨 参数 优化 GH99 高温合金是一种时效强化型镍基高温合金，用钴、钨、钛等元素归纳强 化后，具有较高的热强性，在室温文 900℃时的拉伸强度分别为 1 000 MPa 和 390 MPa，最高工作温度可达 1 000℃。GH99 高温合金安排安稳，具有较佳 的冷热加工成形和焊接工艺性能，十分合适制作涡轮叶片、航空发动机燃烧室 和加力燃烧室等高温零部件［1-2］，可是其切削加工性极差，刀具磨损剧烈， 加工成本高，加工功率很难进步 ［3-5］。已有研讨标明［6-9］，磨削加工可以 完成高温合金的高效加工，可是面对磨削力大、磨削温度高、砂轮磨损剧烈、 磨削比低一级加工问题。 笔者针对 GH99 镍基高温合金，要点研讨在高速立轴铣磨加工办法下磨削深度、 磨削宽度、进给速度、砂轮磨损对磨削力和加工外表粗糙度的影响规则，从而 优化加工参数，确保砂轮可以高效、安稳地对 GH99 高温合金材料进行磨削加 工。 1 立轴铣磨办法及实验办法 与传统平磨加工比较，数控立轴铣磨加工走刀办法更具灵活性，可以对杂乱的 平面、曲面进行磨削加工。典型杂乱结构零件如图 1 所示，这一零件几许形状 较为杂乱，传统平磨加工难以完成圆角和突变尺度斜面的加工，笔者选用数控 立轴铣磨加工办法对其进行加工。 实验中选用电镀立方氮化硼（CBN）砂轮，粒度号为 140，冷却液为 Blaser 高 速磨削油，并选用 Kistler 9257B 测力仪对磨削力进行丈量，电镀 CBN 砂轮及 磨削力丈量实验如图 2 所示。 2 磨削力丈量实验及成果剖析 选用单要素实验办法研讨磨削深度 ap、磨削宽度 w 和进给速度 vf 对磨削力 F 的影响规则，优化并得到 GH99 高温合金的高效、高质量及砂轮长寿数铣磨加 工参数组合。 2.1 磨削深度对磨削力的影响 实验时砂轮线 mm/min，得到磨 削深度 ap 对磨削力的影响规则曲线 可知，进给方向 的磨削力 FX 和砂轮轴向的磨削力 FZ 较大，且磨削力巨细根本持平，沿磨削深 度方向上的磨削抗力 FY 较小，约为 FX 和 FZ 的 1/3。在实验参数范围内，随 着磨削深度从 0.05 mm 添加到 0.30 mm，磨削功率进步为本来的 6 倍，磨削 力也约增大为本来的 6 倍，且近似呈线性增大，可见磨削深度对磨削力的影响 十分明显。这是由于跟着磨削深度的增大，单个磨粒未变形切削厚度增大，负 载添加，且砂轮与工件的周向触摸弧长增大，冷却光滑作用变差，导致磨削力 增大［10-11］。在实践加工过程中，为下降磨削力，进步砂轮使用寿数，磨削 深度不宜选取过大。 2.2 磨削宽度对磨削力的影响 改动磨削宽度 w，取 ap=0.10 mm、vf=1 600 mm/min，丈量并记载对应的 磨削力巨细，得到磨削宽度对磨削力的影响规则曲线 可 知，在实验参数范围内，跟着磨削宽度从 0.5 mm 添加到 2.0 mm，磨削功率 增大为本来的 4 倍，FX 和 FZ 约增大为本来的 3 倍。磨削宽度添加，使砂轮与 工件的轴向触摸长度增大，参加磨削的磨粒数目添加，磨削力增大。可是在磨 削功率添加起伏相同的情况下，磨削力的添加起伏小于磨削深度，阐明磨削宽 度对磨削力的影响较磨削深度小。 2.3 进给速度对磨削力的影响 改动进给速度 vf，取 w=1.5 mm、ap=0.10 mm，丈量并记载对应的磨削力 巨细，得到进给速度对磨削力的影响规则曲线 可知，在 实验参数范围内，跟着进给速度从 800 mm/min 添加到 2 000 mm/min，磨 削功率增大为本来的 2.5 倍，但磨削力 FX 和 FZ 只增大为本来的 1.5 倍，且幅 值在 10～20 N 范围内，可见进给速度对磨削力的影响较小。为了进步加工效 率，在可行的参数范围内，应优先选取较大的进给速度。 2.4 砂轮磨损对磨削力的影响 对砂轮磨损进行实验，取 w=1.5 mm、ap=0.20 mm、vf=1 600 mm/min， 调查砂轮磨损对磨削力和加工外表质量的影响，得到砂轮磨损对磨削力的影响 规则曲线 可知，在选定实验参数下，跟着砂轮的逐步磨 损，FX 添加最为明显，FZ 次之，FY 添加起伏最小。当磨削时刻到达 60 min 左右时，FX 增大为本来的 3 倍左右，FZ 增大为本来的 2.5 倍左右，FY 增大到 本来的 2 倍左右，此刻，磨削力增大起伏较大，以为砂轮磨损严峻，到达正常 使用寿数，需求及时替换砂轮。 3 磨削参数对加工外表粗糙度的影响 调查磨削宽度和进给速度对零件加工外表粗糙度的影响。选用 Taylor-Hobson 粗糙度仪对垂直于进给方向的工件外表粗糙度进行丈量，得到不同铣磨参数下 的加工外表粗糙度 Ra 数值，实验成果如图 7 所示。磨削宽度从 0.5 mm 添加 到 2.0 mm，Ra 数值在 1.5～6.5 μm 范围内逐步增大；进给速度从 1200 mm/min 添加到 2000 mm/min，Ra 数值在 4.9～5.3 μm 范围内逐步增大， 幅值改变相对较小。 经过图 7 的比照与剖析可知，在实验参数范围内，跟着进给速度的增大，外表 粗糙度值呈逐步增大的趋势