那些不熟悉高鎳材料特性的加工廠，在開始與這種合金打交道時，往往以沮喪告終。他們遇到的問題是刀具壽命短、成本高、表面光潔度差。

　　由于鎳基超合金具有很高的強度、防腐性及耐高溫性能，因此在許多航空和化學處理應用場合很受人們青睞。加工這種材料的工廠必須意識到，這種材料中提供優點的那些冶金性能反過來也使它們很難加工——當然不是不可能加工。本文介紹一些應對鎳合金此類切削特質的方法和技巧。

　　加工硬化：罪魁禍首大部分加工鋼或鑄鐵的加工廠都習慣采用高速，約1000英尺/分鐘進行加工。在這么高的速度下，加工產生的熱會軟化切屑，因此刀具切削刃上的壓力不會很高。但是，在切削鎳基超合金時，情況不同，因為這種材料在高溫下不會明顯軟化。這一點正是這種材料可以在高溫下表現良好性能的緣故，諸如在噴氣發動機熱端。但是，由于這種材料不會因為切屑形成時產生高溫而發生軟化，因此在切削刃上會形成很高的壓力。這樣就可能引起刀刃因碎裂或變形而損壞。由于在形成切屑過程中，更強的材料產生更多的熱且導熱性較低，因此形成高切削溫度。

　　Seco Tools(山高)的車削產品經理Don Graham對于成功加工鎳基合金有下面一些建議。他說：“為了在切削超合金時降低溫度和壓力，切削速度通常要保持在200～250 英尺/分鐘。超合金價格昂貴，一個噴氣發動機或殼體的價格相對于100,000美元。因此，對于這種材料的加工，各個加工廠都很小心，這也是保持低切削速度的另一個原因�！�

鎳基超合金在噴氣發動機的熱端大量使用

　　鉻鎳鐵合金718，一種高溫合金，其中含約53%的鎳，是最常用的鎳基材料。噴氣發動機的熱端有一半以上采用這種材料。另外許多獨特的鎳基材料，諸如沃斯帕洛伊合金、蒙乃爾合金、赫史特合金和Rene 95或Rene 88等在許多場合應用，并且比鉻鎳鐵合金718還難加工。

　　這些鎳基材料在加工時極易發生加工硬化，或時效硬化。例如，在加工第一刀后，起始硬度只有34 HRc的鉻鎳鐵合金718工件在其表面幾千分之一處硬度可能高達45 HRc。該硬化的表面層會導致在切削刃上產生所謂的切深線缺口。加工硬化還使得很難保持精度公差及零件表面的冶金完整性。被損壞的零件表面反過來會降低疲勞強度，這也是在加工超合金時保持刀片切削刃處于良好狀態顯得如此重要的原因之一。

　　隨著因時效硬化而形成第二相粒子，合金變得不僅強度更高，同時耐磨性加大，從而更難加工。因此，最好在其較軟的狀態下加工這些合金。一般地，最好在接近精加工尺寸、剛鑄造完、并經溶液處理過的狀態下加工零件。在時效硬化后，只進行最終精加工操作，保證所需要的表面粗糙度，同時減少因高溫產生變形的風險。

　　刀尖通常用陶瓷刀具進行粗車，因為這種刀具切削速度高——最高能達到800英尺/分鐘。通常它們還帶有一個用于增強強度、經過倒角處理的切削刃;這種比較鈍的切削刃會加工硬化材料，因此限制了它們在粗加工中的應用。由于陶瓷比較脆，因此在開始和退出切削時最好用一半的進給速度，以免損壞刀具。

　　但是，陶瓷刀具很不適合粗加工表面非常粗糙的工件，諸如帶有參差不齊、粗糙表面的非圓鑄件，加工時就可能使陶瓷刀具碎裂。在這些情況中，不帶涂層的C2硬質合金(6%鈷、94%碳化鎢)是最佳選擇，或者采用帶TiAlN涂層的C2硬質合金在某些場合也非常好。

　　由于這是一種間歇性的切削過程，因此采用陶瓷刀具進行粗銑最好在干式狀態下進行，否則，推薦采用冷卻液。

　　Sandvik Coromant(山特維克可樂滿)的航空業專家Sean Holt認為，刀片涂層的選擇與具體應用場合有關。某些刀具廠家在圓刀片或45度接近角刀片上采用CVD涂層，因為這是一種比PVD涂層具有更好高溫性能的厚涂層。但是，PVD涂層刀片可以更好地防止缺口形成。

　　對于半精加工或精加工，帶有通過物理氣相沉積(PVD)工藝涂敷的薄TiAlN涂層的硬質合金通常是受人們青睞的刀具。PVD涂層較薄，且光滑，它們在硬質合金上留下的剩余應力非常小，這樣就可以阻止刀具碎裂和產生缺口。與CVD涂層相比，PVD涂層更接近刀具尖刃的輪廓，因此PVD涂層刀片的刀尖“天生”就比CVD涂層刀刃要堅韌。

　　細粒度硬質合金具有較高的硬度和耐磨性，同時還維持較高的韌性。某些廠家還在藍色TiAlN上涂敷上一薄層金色TiN面層，用于幫助操作員識別出已經用過的刀片角。

　　最好采用前傾角為正角的刀片加工鎳合金，因為這是一種自由切削幾何結構，可以將切屑從工件上高效地剪切掉，以降低發熱和表面加工硬化，同時正前角還可以減少切削瘤的形成。

　　Graham說 ：“我們建議在半精加工和精加工過程中采用前角至少為正7-11度的刀片。對于那些切削量比較大的粗加工，采用中性或前角為0度的刀具�！�

　　山高Jetstream刀具的高壓冷卻液流可以將切屑冷卻并破碎成小而易于掌控的碎片

　　表面粗糙度無缺陷非常重要，因為表面缺陷可能成為裂紋的發源地。要采用尖刀，因為鈍刀可能損壞工件表面。此外，最好不要在精加工過程中對刀片分度，以免在引入新切削刃的地方在工件表面上留下機械誤差或“痕跡”。

　　冷卻液問題

　　在切削鎳基材料時，采用高壓、通孔冷卻液很關鍵。用冷卻液直接噴射到切削刃上可以延長刀具壽命和/或提高切削速度。Holt說：“在切削刃上直接噴射1000磅/平方英寸的高壓冷卻液，切削速度可以快20%，且刀具壽命與溢流冷卻液的一樣，或者在采用直接冷卻液射流時，可以在速度相同的情況下保證刀具壽命增加50%�！�

　　山高已經開發了高壓‘射流’刀具技術，其中可以將冷卻液直接噴射到切削刃/切屑接合面上，從而可以以高達300英尺/分鐘的速度切割鎳鉻鐵合金718。冷卻液可以保護刀片的硬度和耐磨性�！�射流’冷卻液幫助切屑從刀具表面彎曲離開，并對切屑進行冷卻，使它更易斷裂。此外，還針對‘射流’冷卻特別開發了新型刀片。

　　除了速度更高以外，采用‘射流’冷卻還形成了較小、只有1/8英寸的切屑。Graham說：“我們已經開發了幾何造型復雜的切屑破碎結構，可以很好地用于其他材料，但是它們不如帶有切屑槽幾何結構、設計用于‘射流’技術、用于加工鎳基超合金切屑的刀片那么好用。這樣切屑處理成本大大降低，因為我們估計，切屑漏斗容納‘射流’形成的緊湊切屑量將是傳統、夾有大量空氣的繩狀長切屑的4-10倍�！�

　　山高的TS2000及TS2500具有很高的耐熱和耐磨性能，開發用于車削耐高溫的超合金及鈦材。