车梳切削高温合金GH4169的特性分析及实验研究

发布时间：2019-09-27 09:13

【摘要】：镍基高温合金在高温下的高硬度、高强度、抗氧化、抗燃气腐蚀的性能决定了它能够在高温氧化气氛和燃气条件下工作,所以广泛应用于航天航空领域,特别是航空发动机、各类燃气轮机的热端部件等。但是,镍基高温合金在切削过程中存在着切削力大,切削温度高、刀具磨损严重和加工表面质量难以保证等诸多难加工问题,这成为导致镍基高温合金生产率低下的主要原因。车梳切削是近十年来发展起来的一项复合切削技术,基于其切削点多,单齿切削力和温升小、加工效率高和工件加工表面质量好的优点,已普遍应用于汽车发动机曲轴主轴颈的切削加工过程中。由于车梳加工具有切削点分散的特点,其或许能成为解决高温合金加工过程中切削温度高和刀具磨损严重等难题的有效途径。因此,本文以镍基高温合金GH4169为研究对象,深入研究其车梳切削加工性能。本文首先从微观角度分析高温合金GH4169的机械性能和切削加工特性,结合车梳切削加工的优点,探讨车梳切削加工镍基高温合金GH4169的优点与可行性。其次,运用Deform-3D有限元仿真软件对车梳切削过程进行仿真,并且根据GH4169的切削特点和精加工范围对梳刀刀尖几何参数进行优化,得出前角γ0=20°,刀尖角度β=55°,后角α0=0°,反屑角θ=97°,刀杆后角为10°。再次,采用正交试验分析了刀型优化后的梳型刀片切削高温合金过程中切削深度、进给量和切削速度对切削力和工件表面粗糙度的影响规律,通过极差分析法揭示了各切削因素对切削力和工件表面粗糙度的影响程度,建立梳刀切削力和粗糙度数学模型,获得了切削力和工件表面粗糙度最佳时对应的最优切削参数。在相同切削参数条件下,对比梳型刀片和D型刀片加工高温合金GH4169的切削性能：梳刀的单位切削力下降43%,表面粗糙度下降6%,并且在刀具磨损和断屑方面也优于D型刀片。本文获得的高温合金GH4169的车梳切削加工工艺方案可有效改善刀具的受力情况、降低刀具磨损速率,提升工件切削效率,在航空航天类高温合金零件的加工领域有广泛的应用价值。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG506.7

【参考文献】