PCBN刀具高压冷却下切削GH4169切屑形成及变形表征研究

发布时间：2020-06-20 00:34

【摘要】：镍基高温合金在高温条件下仍能保持优良的组织稳定性和机械性能,被广泛应用在航空航天等领域。然而,高温合金是一种典型的难加工材料,切削加工性差,切削变形大、切屑不易折断、刀具磨损等严重影响加工质量和效率。采用先进刀具及冷却润滑技术是提升难加工材料切削加工性的重要举措,PCBN刀具在难加工材料方面具有较大潜能,因此,本文针对PCBN刀具高压冷却下切削GH4169切屑形成及变形表征,进行以下研究:首先,对高温合金切屑塑性侧流现象的产生原因及其影响进行分析;并对锯齿形切屑形成过程及变形表征进行研究;考虑高压冷却润滑技术特征,应用切削弯矩理论,建立高压冷却条件下的切屑卷曲折断模型,对切削弯矩进行理论分析,再依据常规切削条件下的切屑折断判据,对高压冷却下的切屑折断界限进行预报,为探讨高压冷却下切屑形成提供理论基础。其次,采用Third Wave Advant Edge有限元仿真软件,建立高压冷却下高温合金切削加工仿真模型,探讨高压冷却下高温合金的切屑形成过程,分析冷却压力与PCBN刀具刃口参数对断屑效果、切削力、塑性变形的影响,为拓展延伸高压冷却下高温合金切削加工试验提供技术参考。再次,通过PCBN刀具高压冷却下切削GH4169正交试验,以表面粗糙度最小为优化指标,对切削参数进行优化,并以优化结果为基础,进行单因素试验,探究高压冷却下GH4169高温合金的切削加工性,分析切削用量、冷却压力及PCBN刀具刃口参数对切削力、表面粗糙度及切屑宏观形态的影响。最后,对单因素试验收集的切屑进行试样的制备及抛磨,研究高压冷却下的切屑卷曲情况,并验证高压冷却下切屑卷曲折断模型;分析切削用量、冷却压力及刀具刃口参数对切屑塑性侧流现象的影响;探讨高压冷却下高温合金的锯齿形切屑变形表征,为高压冷却下高温合金切削加工切屑控制提供理论依据。
【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】：2018
【分类号】：TG506.74
【图文】：

航空发动机,新型刀具,切削图,冷却润滑

a）航空发动机 b）高压冷却切削图 1-1 航空发动机与高压冷却切削Fig.1-1 Aeroplane engine and cutting under high pressure cooling为了新型刀具在高温合金切削加工中具有更加突出的效果，采用了许多进的冷却润滑方法，例如，采用高压冷却切削方式可以有效降低切削温度，

切屑,刀具磨损

100μma）硬质合金刀具磨损 b）切屑缠刀图图 1-2 刀具磨损及切屑缠刀图Fig.1-2 The tool wear and chip wrapping tool diagram高温合金的切屑不易折断与刀具磨损等严重影响加工效率和质量，因此选择适合的刀具材料和冷却润滑方式是改善难加工材料切削加工性的有效方

【参考文献】