镍基高温合金Inconel718高速切削实验研究

发布时间：2020-05-19 16:14

【摘要】：高速切削技术作为当今金属加工的主流切削方式,在机械加工行业备受关注,许多国家更是把高速切削加工作为优先发展的关键技术之一。我国目前一些新材料比较难加工的问题可以利用高速切削技术得到比较好的解决。作为一项高效的加工技术,相关高速切削的技术有着很广阔的提升空间。在高速切削的加工过程中涉及到的刀具种类与材料的物理特性均和一般普通加工中的不一样,在加工过程中我们对其发生的物理现象进行分析和研究可以帮助我们更深入的了解金属的整个切削生产过程,广大学者更是利用有限元分析软件对难加工的材料进行了有限元分析,可以使整个的过程变得可视化。本文中提到的镍基高温合金Incone1718是当今使用最普遍的一类镍基高温合金,被广泛应用在卫星技术、宇航技术、航海技术及石油勘探等领域。高速切削相关技术的发展,使得合金材料Inconel718变得易于加工。本文针对镍基高温合金Inconel718设计了正交试验,对在切削过程中的部分物理现象进行了研究,以便更好的了解整个切削加工过程,具体内容如下:(1)阐述了此次研究的背景和意义,介绍了目前国内外专家对高速切削技术和切削物理现象的研究。(2)设计了 Inconel718材料的高速切削单因素情况试验和多因素正交试验。单因素的试验结果明白了目前陶瓷刀具是较为理想的切削试验材料的刀具。通过设计的正交试验及对正交试验所得结果进行了极差分析,分别研究了切削速度、切削深度和刀具每齿进给量对整个铣削力的影响,并确定了取得最小切削力时的最优参数搭配。借助MATLAB仿真软件,计算出切削力与切削参数的对应关系,并通过误差分析验证了所得经验公式具有较好的预测能力。(3)对产生切削热的三个变形区进行了阐述,并对切削热在切屑、刀具、与工件上的分配做了理论分析。通过对切削过程进行仿真试验可以得出最高温位置在前刀面和切屑的摩擦位置,同时随着切削转速加快和每齿进给量增加,切屑带走的热量越来越多,刀具与材料上温度没有明显增加。(4)对正交试验结束后的16组材料表面进行了表面粗糙度值测量,深入分析了切削机床转速、切削深度和每齿进给量的变化对材料表面粗糙度值变化的影响规律,同时建立了材料表面粗糙度值的技术模型,借助MATLAB软件计算出了表面粗糙度的和切削中相关参数的对应关系,通过对经验公式的误差分析可知,有部分误差值超出了误差允许范围(10%),此次得到的表面粗糙度的经验公式准确度有待于提高。
【图文】：

切削速度的加快进而逐渐升高，且上升幅度很大，在ｖ，．速度时，温度为ｔ；图丨－１逡逑所示的Ｂ区域称为零切削区域，在此区域范围内理论温度太高，刀具失效严重，逡逑已经无法完成对工件的切削加工，研究学者称此区域为“刀具的死区”；上图１－１逡逑所示的Ｃ区域为高速切削区域，在此区域范围中，切削速度超过某一定值，切削逡逑温度会随着切削速度的上升而下滑，即速度超过外后，切削温度开始呈现逐渐下逡逑２逡逑

ＮＥＩＪＩＮＧ－ＦＡＮＵＣＯｉ－ＭＢ系统，主轴转速范围为６０￣８０００ｒｐｍ，主轴电机功率最高逡逑可达ｌｌｋｗ，邋Ｘ向、Ｙ向、Ｚ向行程为６３ＯｍｍＭ００ｍｍｘ５Ｏ０ｍｍ，并具备良好的定位逡逑精度。机床实物如图２－１所示。逡逑＊逡逑圈逡逑愿邋Ｊ邋Ｊｉ遍逡逑图２－１汉川ＸＨ７１４Ｄ立式加工中心逡逑（２）切削刀具逡逑本试验刀具采用机械夹紧式刀具，如图２－２所示。刀盘直径为０３２ｍｍ，其中逡逑刀具型号为肯纳ＫＹＨＳ１０陶瓷刀具和山特维克ＲＣＫＴ１２０４ＭＯ－ＰＭ邋Ｓ３０Ｔ硬质合金逡逑刀具。其中试验用陶瓷刀具参数为直径１３ｍｍ，厚度５ｍｍ，前角０°，后角１丨．２°，逡逑硬质合金刀具参数为前角－８°，后角８°，，主偏角４５°，刃倾斜角０°，刀尖圆弧半径逡逑０．２ｍｍ。刀具在刀盘上均采用三齿等间距装置。逡逑Ｐｆｃ．．逦：Ｐ＾１逡逑图２－２试验用切削刀具逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG506.74

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 吕志杰;杨广安;程凯强;;Si_3N_4基微纳米复合陶瓷刀具的高速切削性能与磨损机理[J];中国有色金属学报;2015年09期

2 蒲志新;齐民;赵灿;武迪俊;李向龙;邓鹏飞;;高速铣削GH3039高温合金的切削用量研究[J];现代制造工程;2015年01期

3 万秀屏;谭薇;赵鹏飞;冷维杰;史继伟;;陶瓷刀片高效加工技术在航空盘类零件应用[J];中国新技术新产品;2013年11期

4 孙晓峰;金涛;周亦胄;胡壮麒;;镍基单晶高温合金研究进展[J];中国材料进展;2012年12期

5 ;Tool Life and Surface Integrity in High-speed Milling of Titanium Alloy TA15 with PCD/PCBN Tools[J];Chinese Journal of Aeronautics;2012年05期

6 武导侠;姚倡锋;赵磊;胡创国;;陶瓷刀具车削GH4169表面粗糙度研究[J];航空制造技术;2012年19期

7 杜劲;刘战强;张入仁;苏国胜;;镍基高温合金高速铣削加工表面完整性[J];中南大学学报(自然科学版);2012年07期

8 杨金发;叶洪涛;张军;刘阳;田晓龙;;航空发动机零件复合加工技术研究[J];航空制造技术;2012年13期

9 李振荣;马春蕾;田素贵;陈礼清;刘相华;;固溶处理的热连轧GH4169合金的组织与蠕变特征[J];材料科学与工程学报;2012年03期

10 郭f ;张保国;田欣利;王健全;毛亚涛;于亚东;;陶瓷轴向磨削加工实验分析及砂轮磨损研究[J];中国机械工程;2012年11期

相关博士学位论文 前1条

1 付秀丽;高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究[D];山东大学;2007年

相关硕士学位论文 前9条

1 吕绍瑜;镍基高温合金高速铣削加工表面完整性研究[D];山东大学;2013年

2 赵宾;难加工材料切削加工的仿真和试验研究[D];南京农业大学;2013年

3 徐小磊;陶瓷刀具高速车削Inconel718表面粗糙度与刀具磨损研究[D];山东大学;2012年

4 袁崇辉;高温合金GH4169高速切削加工的有限元模拟与分析[D];青岛理工大学;2011年

5 常艳丽;镍基高温合金GH4169的切削力与刀具磨损试验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 宋庭科;PCBN刀具车削镍基高温合金切削性能研究[D];大连理工大学;2010年

7 方彬;先进金属材料高速切削加工有限元模拟及理论分析[D];浙江大学;2010年

8 黄雪红;镍基合金Inconel 718高速车削摩擦磨损行为研究[D];山东大学;2009年

9 陆爱华;高温合金高速铣削温度的研究[D];南京航空航天大学;2008年

本文编号：2671152