当前位置:主页 > 科技论文 > 铸造论文 >

高压冷却下高温合金加工切削力特性及刀具磨损研究

发布时间:2019-01-30 12:15
【摘要】:高温合金作为航空航天、船舶、原子能、车辆工业关键零部件中的重要材料,对国家制造业起着重要作用。随着我国制造业日新月异的发展,对高温合金的加工需求也逐渐提高,但其材料的难加工性是制造中的难点,主要表现在切削过程中存在切削力大、刀具磨损严重及切削温度高等现象。针对以上问题,采用高压冷却是改善加工效果的一种有效途径。本文通过高压冷却下PCBN刀具加工高温合金试验,分析切削力及刀具磨损规律,探索高温合金加工质量改善和加工效率提高的理想方案。首先,建立高压冷却条件下的切削力数学模型。根据直角切削理论,对斜角切削过程中的相关参数进行简化计算,建立斜角切削力系数模型;通过对高压冷却相关理论及冷却润滑过程的研究,探讨高压冷却下切削力变化原因及摩擦系数计算方法,将其与常规切削力模型结合,完成高压冷却下切削力系数模型的构建,为高压冷却下切削力预测及刀具磨损分析提供支撑。其次,对高压冷却下镍基高温合金车削过程及PCBN刀具磨损过程进行有限元仿真分析。通过Third Wave Advant Edge软件对切削过程进行仿真,在切削力仿真结果基础上,分析预测高压冷却下的切削力变化规律;利用DEFORM仿真软件对刀具磨损过程进行仿真,分析刀具磨损的渐变过程,为刀具磨损形貌研究提供参考。再次,进行高压冷却下镍基高温合金切削试验。根据试验结果,分析冷却条件、切削参数与切削力的变化关系,对高压冷却下切削力系数模型进行完善和修正,并建立切削力经验模型,验证模型准确性,为切削参数优化提供支持;建立多目标切削参数优化模型,运用遗传算法并结合试验结果,优化高压冷却下的切削参数。最后,对高压冷却条件下PCBN刀具磨损情况进行研究。通过高压冷却下的刀具磨损试验,在分析刀具磨损形貌的基础上,对PCBN刀具的失效原因进行探讨;研究切削加工条件对刀具磨损的影响,获得高压冷却下的刀具磨损规律,并结合切削力试验结果,对高压冷却下考虑刀具磨损时的切削参数选择进行分析,为提高刀具寿命和加工效率提供建议及参考。
[Abstract]:As an important material in aerospace, ship, atomic energy and vehicle industry, superalloy plays an important role in the national manufacturing industry. With the rapid development of manufacturing industry in our country, the processing demand of superalloy is increasing gradually, but the difficulty of material processing is the difficulty in manufacturing, which is mainly manifested in the cutting process of large cutting force. The tool wear is serious and cutting temperature is high. In view of the above problems, high-pressure cooling is an effective way to improve the processing effect. In this paper, the cutting force and tool wear law are analyzed through the experiment of PCBN tool machining superalloy under high pressure cooling, and the ideal scheme to improve the machining quality and efficiency of the superalloy is explored. Firstly, a mathematical model of cutting force under high pressure cooling condition is established. According to the theory of right angle cutting, the relative parameters in the process of oblique cutting are simplified and the model of cutting force coefficient of inclined angle is established. Through the research on the theory of high pressure cooling and the process of cooling lubrication, the reason of cutting force change and the calculation method of friction coefficient under high pressure cooling are discussed. The model of cutting force coefficient under high pressure cooling is constructed by combining it with the conventional cutting force model. It provides support for cutting force prediction and tool wear analysis under high pressure cooling. Secondly, the turning process and PCBN tool wear process of nickel base superalloy under high pressure cooling are simulated by finite element method. The cutting process is simulated by Third Wave Advant Edge software. Based on the simulation results of cutting force, the law of cutting force variation under high pressure cooling is analyzed and predicted. The process of tool wear is simulated by DEFORM software, and the gradual process of tool wear is analyzed, which provides a reference for the study of tool wear morphology. Thirdly, the cutting test of nickel base superalloy was carried out under high pressure cooling. According to the experimental results, the relationship among cooling conditions, cutting parameters and cutting forces is analyzed, and the model of cutting force coefficient under high pressure cooling is improved and modified, and the empirical model of cutting force is established to verify the accuracy of the model. To provide support for the optimization of cutting parameters; The optimization model of multi-objective cutting parameters is established, and the cutting parameters under high pressure cooling are optimized by genetic algorithm and experimental results. Finally, the wear of PCBN tool under high pressure cooling condition was studied. Based on the tool wear test under high pressure cooling and the analysis of tool wear morphology, the failure reasons of PCBN tool are discussed. The influence of cutting conditions on tool wear is studied, and the wear law of cutting tool under high pressure cooling is obtained. In combination with the results of cutting force test, the selection of cutting parameters considering tool wear under high pressure cooling is analyzed. Suggestions and references are provided to improve tool life and machining efficiency.
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG506.7

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨平;浅谈刀具磨损与刀具的使用寿命[J];重庆职业技术学院学报;2005年04期

2 李国富;;刀具材料的合理选择[J];科技资讯;2006年16期

3 单清亮;;论未来刀具材料的发展方向[J];黑龙江科技信息;2008年23期

4 ;刀具材料发展简史[J];超硬材料工程;2009年01期

5 ;扩、铰联合刀具[J];机床与工具;1956年18期

6 朱世和,高东;刀具配置的逐层优化方法研究[J];中国机械工程;1995年S1期

7 朱世和,,高东;实现刀具优化配置的方法研究[J];组合机床与自动化加工技术;1995年04期

8 赵秋荣;不同刀具材料的基本性能与评价[J];华北工学院学报;1995年01期

9 袁人炜,陈明;高速切削加工中刀具材料的选用[J];机械工程师;2000年02期

10 白保良;钛合金的车削刀具[J];钛工业进展;2000年06期

相关会议论文 前10条

1 梁道宇;李炳新;;中国刀具历史发展简论[A];九省二区第三届泛珠三角先进制造论坛论文集[C];2006年

2 李友生;邓建新;石磊;;加工钛合金刀具材料的抗氧化性能研究[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

3 张庆;;刀具材料的应用和发展[A];第十五届华东地区热处理年会暨华东地区热处理年会三十周年纪念活动论文摘要集[C];2006年

4 闫利平;;浅析刀具磨损[A];第十五届全国汽车检测技术年会论文集[C];2011年

5 刘战强;王遵彤;万熠;艾兴;;基于实例推理的刀具材料选择系统的研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

6 邓建新;曹同坤;艾兴;;自润滑刀具的设计及其减摩机理研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

7 张晓饶;梁鑫;;提高油田井下钻铣刀具效率及寿命的研究[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年

8 黄传真;徐立强;王随莲;刘增文;;金属陶瓷刀具材料晶粒生长模型[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

9 戚正风;任瑞铭;;国内外刀具材料发展现状[A];第九次全国热处理大会论文集(一)[C];2007年

10 韩建华;宦鸿信;刘植群;;刀具镀膜的进展与对策[A];上海市真空学会成立20周年暨第九届学术年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 刘峰;国产刀具要在高和专上下功夫[N];消费日报;2006年

2 本报记者 杨明;龙头企业丧失话语权 刀具行业谁主沉浮?[N];中国工业报;2005年

3 ;高效刀具:现代制造的另一个话语权[N];机电商报;2005年

4 本报记者 杨红英;面对金融危机 国产刀具行业应看到机遇[N];中国工业报;2008年

5 本报记者 贺延芳;“洋刀”抢滩,刀具大国如何锻造中国“宝刀”?[N];中国知识产权报;2012年

6 刘战强 作者系山东大学机械工程学院教授、博导;我们需要什么样的刀具人才[N];机电商报;2005年

7 林朝平;应大力推广绿色刀具[N];中国工业报;2003年

8 张丽娜;洋刀霍霍中国刀企还要磨刀几回?[N];消费日报;2006年

9 炳桢;加快刀具关键技术的开发应用[N];中国工业报;2003年

10 太原东山煤矿有限责任公司 王志荣;自润滑刀具材料研究[N];山西科技报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 刘欣;表面微织构WC-10Ni_3Al刀具切削Ti6Al4V的磨损特性研究[D];华南理工大学;2015年

2 郭宏;面向制造的刀具资源数据服务研究[D];北京理工大学;2015年

3 马利平;微细刀具脉冲磁场强化处理方法及机理研究[D];北京理工大学;2015年

4 杨海东;高性能材料刀具及其切削性能研究[D];合肥工业大学;2015年

5 苏永生;表面织构刀具切削钛合金的基础研究[D];南京航空航天大学;2015年

6 兀伟;纳米刃口刀具制备及切削机理的研究[D];天津大学;2014年

7 范梦超;非圆球头整体铣刀刃形设计制造及其刀具路径生成算法[D];哈尔滨理工大学;2016年

8 丁志;粉末冶金材料高速切削加工性能研究[D];合肥工业大学;2016年

9 徐卫刚;变速箱齿轮自动生产线的刀具更换决策方法研究[D];重庆大学;2016年

10 高宏力;切削加工过程中刀具磨损的智能监测技术研究[D];西南交通大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 江咏平;基于跨尺度的切削钛合金刀具磨损机理研究[D];天津理工大学;2015年

2 钱德成;基于MES的刀具选择优化及管理系统研究与开发[D];江南大学;2015年

3 崔洪胤;微织构刀具骨切削过程的仿真和试验研究[D];天津理工大学;2015年

4 于东民;玻璃纤维/碳纤维芳纶纸蜂窝板铣削实验研究[D];集美大学;2015年

5 王文凯;轴向车铣钛合金刀具磨损机理的研究[D];沈阳理工大学;2015年

6 黄亮;模具钢金刚石切削时冷却润滑条件对刀具磨损影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 彭鑫荣;刀具材料及切削参数对木材切削表面质量影响研究[D];南京林业大学;2015年

8 陈碧冲;微织构刀具的设计与切削性能试验研究[D];北京理工大学;2015年

9 刘丰文;刀具全生命周期信息管理技术研究[D];大连理工大学;2015年

10 李雪;陶瓷微细加工过程中的刀具磨损研究[D];大连理工大学;2015年



本文编号:2418120

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2418120.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户a492e***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com