隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)入了“高速、高效、智能、復(fù)合、環(huán)保”的嶄新發(fā)展階段，許多高速、高效的刀具應(yīng)運(yùn)而生：在孔加工方面，大直徑扁鉆、大直徑復(fù)合鉆代替了傳統(tǒng)的鉆、擴(kuò)兩序加工；大直徑螺旋槽絲錐、內(nèi)容屑絲錐等高精度、高效率刀具也得到廣泛的應(yīng)用。在汽輪機(jī)行業(yè)，大孔套料刀具也起到了高效加工的效果。
　　
　　球面墊圈類工件加工現(xiàn)狀
　　
　　球面墊圈是汽輪機(jī)上、下缸體裝配時(shí)不可缺少的調(diào)節(jié)部件，材質(zhì)為2Cr12NiMo1W1V高強(qiáng)度耐熱合金鋼，它具有導(dǎo)熱性差、韌性大、易加工硬化、易產(chǎn)生積屑瘤等特點(diǎn)，是常用鋼材中可切削性較差的一個(gè)鋼種。
　　
　　常用球面墊圈傳統(tǒng)的加工工藝是先用鉆頭鉆孔，再用內(nèi)孔鏜刀分幾刀車削至要求的內(nèi)徑尺寸。由于材質(zhì)本身的特殊性，使球面墊圈的切削效率較低、刀具磨損較快、輔助時(shí)間長(zhǎng)、加工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)暴露出來(lái)。再者，由于材料的大部分（棒料中間）都變成了鐵屑，浪費(fèi)大量的原材料。
　　
　　針對(duì)此類零部件加工特點(diǎn)，綜合考慮提高工件的加工效率、降低工具成本、提高材料利用率等幾方面，我們研制了大直徑套料刀，有效的解決了此類零部件的加工難題。
　　
　　大直徑套料刀的研制與應(yīng)用
　　
　　刀具主要針對(duì)內(nèi)孔為Φ70～Φ136的球面墊圈進(jìn)行研制。
　　
　　結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
　　
　　套料刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)確定得是否合理，直接關(guān)系到它的工藝性、切削效率、加工質(zhì)量以及使用壽命等多方面的問(wèn)題。
　　
　　結(jié)構(gòu)的確定
　　
　　大直徑套料刀采用莫氏5號(hào)錐柄，在普通鉆床及車床均可應(yīng)用；刀頭采取可換式結(jié)構(gòu)，這樣在加工不同類型零件時(shí)只需更換刀頭，減少了輔助加工時(shí)間，提高加工效率；套料刀齒數(shù)為4齒，兩個(gè)對(duì)稱切削刃寬度A、B不同，且軸向高度相差距離C，加工時(shí)對(duì)稱兩個(gè)高齒先接觸工件，后接觸兩個(gè)齒加工其余部分，這樣的刀齒結(jié)構(gòu)就能便于分屑，減少了切削阻力；刀刃有2°倒錐，其余為圓柱形，增加了刀具切削時(shí)的穩(wěn)定性；為使刀具具有良好的耐磨性和韌性，刃部淬火硬度為62～65HRC，其余部分35～40HRC。
　　
　　幾何參數(shù)的確定
　　
　　大直徑套料刀主要應(yīng)用于汽輪機(jī)球面墊圈的大孔加工。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)證明，對(duì)2Cr12NiMo1W1V材料套料的刀具前角γ0選用16°～18° 為宜。前角是影響刀具的鋒利程度和刀體強(qiáng)度的主要因素，前角過(guò)小，切削抗力大，加劇刀具磨損，降低刀具使用壽命；前角太大，刀尖強(qiáng)度低，散熱條件差，易產(chǎn)生磨損崩刃現(xiàn)象。主、副切削刃后角α0選用4°，這樣既可保持刀具的加工尺寸精度和提高重磨次數(shù)，同時(shí)還能提高切削時(shí)的穩(wěn)定性，使之不易產(chǎn)生崩刃。刀具螺旋角ω0則以12°～15°為宜。
　　
　　材料的選擇
　　
　　由于刀具直徑較大及被加工材料的特點(diǎn)，所以要求刀具具有較高的紅硬性和韌性，一般高速鋼（W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V）由于熱處理后的性能較低，不宜采用，因此采用具有強(qiáng)度高、韌性好、刃口鋒利等特性的高性能高速鋼（W2Mo9Cr4VCo8）作為首選。
　　
　　切削用量的選擇
　　
　　影響切削用量的因素很多，有工件材料、刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)、加工工序以及具體的使用條件，如機(jī)床、裝夾、切削液等眾多因素。通過(guò)大量的切削試驗(yàn)，確定了轉(zhuǎn)速n＝80~100r/min，進(jìn)給量f＝0.20~0.30mm最佳。在加工時(shí)，刀具的冷卻也十分關(guān)鍵，對(duì)加工質(zhì)量、切削效率和刀具的使用壽命有著不可忽視的作用，所以加工時(shí)一定要使用冷卻液并使刀具得到充分冷卻。
　　
　　刀具的表面處理
　　
　　大直徑套料刀選用的材料是M42高性能高速鋼，材料成本和加工難度都很高，為提高刀具的強(qiáng)度，延長(zhǎng)刀具使用壽命，可對(duì)刀具切削刃部分進(jìn)行表面涂層處理。經(jīng)試驗(yàn)分析表明，采用TiAlN、AlTiN等表面涂層處理效果最佳。經(jīng)表面處理后的套料刀，耐用度可提高2~3倍。
　　
　　加工實(shí)例
　　
　　大直徑套料刀在加工汽輪機(jī)超臨界、超超臨界機(jī)組的球面墊圈時(shí)取得了良好的加工效果。
　　
　　零件加工在普通C630車床上進(jìn)行，對(duì)5種不同規(guī)格的產(chǎn)品球面墊圈進(jìn)行加工。根據(jù)球面墊圈的規(guī)格不同選用的切削用量為轉(zhuǎn)速n＝60～90r/min，進(jìn)給量f＝0.15～0.25mm，冷卻方式采用油基冷卻液。每把大直徑套料刀可加工球面墊圈100件以上，刀具后刀面磨損量?jī)H為0.1mm～0.2mm，而且刀具磨損后可以反復(fù)修磨，極大的提高了加工效率并降低了工具成本。
　　
　　結(jié)束語(yǔ)
　　
　　在汽輪機(jī)制造行業(yè)，球面墊圈每年都有很大的需求量，且品種繁多。采用大直徑套料刀進(jìn)行粗加工，切削平穩(wěn)、加工穩(wěn)定，代替了鉆、鏜（擴(kuò)）兩道工序，較原加工工藝提高切削效率5倍以上、降低工具成本50％，刀具壽命提高3倍以上，節(jié)省原材料50％以上，且降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。套出的原材料可以作為小尺寸規(guī)格的零件使用，從而提高了原材料的利用率，降低了原材料成本。此種大直徑套料刀，可以在形狀類似的零件上推廣應(yīng)用。