PCD刀具高速切削2A14-T6511硬铝合金切削性能的研究

发布时间：2020-07-07 10:45

【摘要】：随着制造业的发展,对零件的加工效率、质量、成本等要求更高。先进制造技术群中的高速切削技术,因其具有切削效率高、加工质量好等优点,是现代机械制造业的重点研究方向。铝合金具有强度高、密度低、塑性好、易切削等有优点,已广泛应用于航空、船舶、汽车等领域。近年来,采用聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond,简称PCD)刀具高速切削航空铝合金,可实现高质高效生产,降低生产成本。本文主要研究内容及成果有:1.使用PCD刀具对2A14-T6511硬铝合金进行切削试验,通过测量切削温度,发现了切削温度随着刀尖圆弧半径r_ε和切削用量的变化规律。结果表明:试验刀尖圆弧半径r_ε、切削速度v、切削深度a_p、进给量f因素中,a_p对切削温度影响最显著,其次是r_ε、f,最后是v。随着r_ε的增大,切削温度先降低后又增大;随着v的增大,切削温度先逐渐增大后又降低;随着a_p和f的增大,切削温度逐渐增大。最后用回归分析法建立并验证r_ε=1.0mm时的切削温度预测模型。2.通过对切削力测量,研究了切削用量和r_ε对于切削力的影响规律。结果表明:试验各因素中,a_p是影响切削力最显著的因素,其次是f,最后是r_ε、v。随着r_ε的增大,切削力先降低后增大;v对切削力的影响很小,在不同范围内,对切削力的影响不一致;随a_p和f的增大,切削力逐渐增大,且切削力随a_p的增幅高于随f的增幅。用回归分析法建立并验证了切削力预测模型。3.通过对表面粗糙度R_a测量,研究了切削用量和r_ε对于表面质量的影响。研究发现:f对表面粗糙度影响最显著,其次是r_ε、a_p,最后是v,其中v对R_a影响较小。随着r_ε的增大,R_a先增大后又降低;随着v的增大,R_a先逐渐降低后又增大最后又降低;随着a_p和f的增大,R_a整体呈增大趋势,但过小的a_p和f,会恶化R_a。用回归分析法建立并验证r_ε=1.0mm时的R_a预测模型。4.在主轴转速为10000~20000r/min下,使用PCD铣刀对2A14-T6511硬铝合金进行高速铣削试验,R_a在0.39~0.75μm之间,符合精铣要求。本文旨在探究在高速切削2A14-T6511硬铝合金时切削用量和刀尖圆弧半径r_ε对刀具切削性能的影响,为切削用量和刀尖圆弧半径r_ε的选择提供参考,为此类材料的高质高效生产提供理论基础及技术指导。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG501
【图文】：

高速切削,假说,高速切削技术

合肥工业大学专业硕士研究生学位论文属于 Al-Cu-Mg-Si 系锻铝，可经过固溶处理、时效强化后，提高材料的高强度硬铝，大量应用于航空和国防建设领域，通常用于飞机结构、框荷结构件[19]。高速切削技术概述1931 年，德国的 Salomon 提出高速切削技术（High Speed Cutting，简称 H，Salomon 认为材料在切削时，切削速度 v 存在一个峰值，当未达到峰值之的增加，切削温度 θ 和刀具的磨损将持续变大，如图 1.1 所示，在此阶段化工件加工质量，减短刀具的寿命，出现“死谷”；但是，当超过峰值温度 θ、切削力与刀具的磨损随着 v 的增加反而会下降，生产效率、刀具工质量也因此得到积极影响[20]。

路线图,论文研究,路线,绪论

论文研究路线

PCD刀具,晶粒尺寸,晶粒度,刀具

.1.2.1 选择 PCD 刀具的材料1）PCD 刀具晶粒度的合理选择结合剂的种类与比例、金刚石晶粒的尺寸，都会对 PCD 刀具的性能产生直接响，其中晶粒的尺寸对 PCD 刀具的刃磨质量、耐磨性、抗冲击性能等关系更为切；PCD 的晶粒度越小，刃磨出锋利的 PCD 刃口也就越容易，同时 PCD 的强也会越高，但是烧结时，细晶粒 PCD 会更加困难，也因此晶粒度在早期都比较(平均粒度大于 50μm)，烧结工艺随时代不断进步，晶粒尺寸也越来越小，现在用晶粒尺寸在 1~50μm 之间[26]。晶粒尺寸越大，PCD 刀具的刃磨性能较差，刃口质量差，切削刃粗糙，但是具有使用寿命长、高耐磨性的优点；而细晶粒度 PCD 刀具又韧性、刃磨性能与冲击性能好、强度和加工质量高等优点；中晶粒度 PCD 刀具性能在细晶粒度、晶粒度之间[51]。PCD 刀具抗弯强度与晶粒尺寸之间的关系和 PCD 刀具切削性能削陶瓷合成材料)与晶粒尺寸之间的关系如图 2.1（a）（b）所示[26]。

【参考文献】