作者：代绪慧 黄春磊
来源：《科技视界》 2014年第15期
代绪慧 黄春磊
（中国电子科技集团公司 第四十一研究所，山东 青岛 266555）
【摘 要】本文针对可伐合金材料硬度较高、耐磨、不容易切削加工等特点，对可伐合金铣加工的加工工艺参数进行优化，总结出了高效的加工工艺参数。使可伐合金腔体的效率得到较大提升，刀具寿命得到延长，建立了较完善的可伐合金腔体高效加工工艺。 德巴金 【关键词】可伐合金；刀具寿命；切削工艺参数
Kovar Parts Efficient Milling Process
DAI Ｘu－hui HＵＡＮＧ Ｃhun－lei
（The 41st Research Institute of CETC，Qingdao Shandong 266555,China）
【Abstract】Aiming higher Kovar alloy hardness,wearresistance,noteasy maching characteristics of Kovar milling maching process parameters are optimized,summed up the efficient processing parameters.This brings me to the Kovar cavity efficiency is greatly enhanced tool life to be extended,to establish a more perfect Kovar cavity efficient processing.
【Key words】Kovar；Tool life；Crtting process parameters
0 前言
可伐合金材料是一种铁镍钴合金，由于材料耐磨性很好，具有较高的居里点和良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和溶解，具有很好的耐磨性和良好的可塑性，可切削加工，被广泛的应用于密封插头和继电器外壳等电子元器件的生产。但同时因为材料特性，加工过程中刀具磨损快，加工效率较低，本项目组几位同事通过长时间的加工经验总结和不断工艺改进，总结出了一套高效的加工工艺方案，本文以可伐腔体的铣加工工艺改进为例进行阐述。袁宝景
1 难点分析
（1）刀具易磨损。腔体的材料选择的是4J29牌号的可伐合金，其中镍含量29%，钴含量为17%，材料硬度高，耐磨性好，加工过程中，刀具极易磨损，造成加工效率低，尺寸不稳定，毛刺较大，去除比较困难。
（2）尺寸公差严，小孔的直径尺寸Φ2±0.01mm ，加工过程中，极易因为刀具的磨损造成尺寸超差，零件报废。
（3）加工使用刀具直径小。因为腔体圆角要求R1，腔体加工的最小刀具直径为2mm，侧面圆孔使用的刀具直径1.5mm，加工过程中极易引起刀具颤振，影响了零件尺寸精度和表面粗糙度，甚至造成断刀。
2 加工工艺
针对可伐合金的材料特性和加工难点，笔者所在的工艺组主要通过对加工刀具的改进和加工工艺参数的不断优化，以及工艺路线的合理安排，通过大量的实际加工，积累了丰富的经验，主要从以下几点进行加工工艺改进，从而提升了加工效率。
2.1 材料退火热处理
由于可伐合金的材料特性，在加工前对材料进行退火处理，加热至860°C，保温1小时，然后升到 1000°C，保温一小时，随炉缓慢冷却。有效的降低材料硬度，减小了加工过程中对刀具的磨损。
2.2 加工刀具的选择
为了提高刀具的耐用度，减小刀具的磨损，增加加工效率，我们主要从以下几个方面选择刀具。
（1）刀具的材料：应选择具有高硬度、高抗弯强度和韧性、耐磨性好、热硬性好、工艺性好、散热性好的材料，材料基体采用硬质合金。刀具涂层选用耐磨性好的金刚石涂层，增加了刀具的耐磨度，减少了换刀次数。
（2）刀具几何参数；刀具采用了40°螺旋角，螺旋槽抛光处理，既保证了排屑充分，又提高了刀具
强度和刚度。不等分齿形的设计，减小了切削过程中刀具振动，使切削更平稳，减小了加工过程中刀具磨损。
2.3 提高刀具寿命的方法
将可伐腔体的加工过程分为粗、精加工两个过程，图1所示腔体粗加工时，选用了直径Φ10，Φ4的刀具进行铣外形和挖腔粗加工 ，Φ2的刀具进行清角处理。本腔体加工难点主要集中在Φ2刀具的清角处理和侧面孔的加工，由于刀具直径小，加工过程中极易出现刀尖破损。刀尖破损是冲击、机械疲劳和热疲劳综合作用的结果，刀具的径向跳动量是不容忽视的一个重要因素，为了减小刀具的径向跳动，主要从刀具的选择、装夹、合理的下刀方式和合理的加工工艺参数的选用等几个方面采取了如下措施：
（1）采用不平衡度为0.1gmm的刀柄。
曾一智 （2）装夹刀具时，在保证正常使用的情况下，尽量缩短刀具的悬伸长度。
（3）装夹刀具时，清理刀柄、夹头、螺母中的废屑，减小装夹误差。
（4）使用短柄扳手装夹，保持装夹力量的恒定。
（5）使用机床中的在线刀具测量系统，将刀具直径的实测值与理论值相对比，如果差距较大，需重新装夹刀具，直到两值相近，理想范围测量值应该在理论值+0.005mm到-0.01mm之间。
民主法制
（6）刀具采用不等分齿形设计，减小加工过程中的颤振。
（7）切削加工时，下刀方式应避免直接在工件上垂直下刀铣削，在加工工件外形时采用侧面进刀，加工内腔时采用折线进刀或螺旋进刀方式，可有效减少刀具的磨损和崩刃，延长了刀具的使用寿命。
长沙大学学报
2.4 优化的切削工艺参数
粗加工切削参数选择原则：刀具磨损在可承受范围内，单位时间内材料的去除量尽量大
精加工切削参数选择原则：在保证切削尺寸误差和表面粗糙度满足图纸要求的前提下，尽可能的提高材料去除率。
钢筋重量偏差
铣削加工切削用量主要包括切削深度、切削宽度、切削速度、机床转速、每齿进给量、每转进给量。
切削速度和主轴转速之间
Vc=D*N*π/1000
Vf=NZfz
fz——每齿进给量（mm）；Vc——线速度（m/min）；
Vf——进给速度（mm/min）；D——刀具直径（mm）；
Z——齿数；N——转速（mm/min）；
通过分析得出：影响切削力的主要因素是主轴转速、进给速度、切深和切宽，这几个参数对切削力的影响如下：
（1）主轴转速对切削力和材料去除率的影响：在每齿进给量不变的情况下，提高转速，切削力峰值基本不变，进给速度随着转速提高而增大，可见高速铣削可以大大提高材料去除率。同时，保证材料去除率不变的情况下，提高转速，减小切深和进给速度，可以减小切削力和加工过程中的颤振，提高零件的尺寸精度和表面粗糙度，所以，在精加工过程中一般采用较高转速。
（2）进给速度对切削力和材料去除率的影响：进给速度的增大，材料去除率线性增加，而切削力的增加略低于线性增值，因此，要提高材料去除率，可优先选择增大进给速度。
（3）切削深度对切削力和材料去除率的影响：切深增大时，切削力和材料去除率都会线性增加，增大切深更容易引起机床和刀具系统的颤振，因此，在加工过程中，不建议采取大切深。
（4）切削宽度对切削力和材料去除率的影响：当切削宽度小于刀具半径时，切削力随着切削宽度的增大而增大，但是当切削宽度接近或者大于刀具半径后，切削力的增大幅度基本不变，而材料去除率随着切削宽度的增大而增大，因此，在粗加工过程中，为提高材料去除率，首先考虑的就是增大切削宽度，使切削宽度大于刀具半径。
根据以上理论，笔者所在的工艺组，结合大量的实际加工经验，总结出了一组可伐合金材料的粗加工工艺参数，该粗加工采用了高转速、大切宽、小切深的工艺参数，具体的切削参数表如表1：
通过以上对刀具和加工工艺的改进，可伐合金材料的加工效率比以前有了明显提升，在保证加工尺寸精度和表面粗糙度的前提下，腔体粗加工的加工效率提高了30%以上，精加工的加工效率也提高了15%以上，同时建立了一套完整的切削工艺参数，节约了大量工时，对可伐合金类零件的批量加工效率的提升具有较大意义。
【参考文献】
［１］艾兴．数控高速切削技术[M]．北京：机械工业出版社，2003．
［２］孙大涌．先进制造技术[M]．北京：机械工业出版社，2000．
［责任编辑：薛俊歌］
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