钛合金TC4的液氮低温切削研究

发布时间：2017-05-13 07:10

  本文关键词：钛合金TC4的液氮低温切削研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛合金具有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等诸多优良特性，在航空航天、石油、化工、微生物工程等多个领域有着重要应用。然其导热性能低，切削温度高，属于典型的难加工材料。传统切削方式下加工时刀具磨损严重、加工效率低，且切削液的大量使用不但对环境安全和操作者健康造成极大威胁，也增加了后续处理的成本，与当今提倡的绿色制造概念不相符。 本文基于一种绿色制造技术──液氮低温切削技术，以钛合金TC4为研究对象，针对其切削特点，进行刀具的选择和切削用量的制定；采用单因素和正交实验方法进行液氮低温车削实验并与干切削、浇注乳化液切削进行对比分析，从切削力、表面粗糙度、刀具磨损和断屑等几个方面研究低温切削对钛合金TC4加工性的影响规律；采用多元线性回归分析法建立液氮低温切削时切削力经验公式，并通过极差分析选择出最优的切削用量。 研究结果表明：液氮低温切削钛合金时虽然主切削力和背吃刀力有一定程度增加，但它有效的降低了刀具磨损，改善了断屑性能，在切削速度较高时，进给力与表面粗糙度降低，，表面质量得到改善。因此，作为一种改善钛合金切削加工性的绿色清洁、高效的制造技术有广阔的发展前景。
【关键词】：钛合金TC4 液氮低温切削 切削力 表面粗糙度 刀具磨损 断屑
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG146.23;TG506
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题背景9
• 1.2 低温切削技术9-13
• 1.2.1 低温切削技术的特点9-10
• 1.2.2 低温切削技术的分类10-11
• 1.2.3 国外低温切削技术的发展11-12
• 1.2.4 国内低温切削技术的发展12-13
• 1.3 课题的研究意义和主要工作13-15
• 1.3.1 课题的研究意义13
• 1.3.2 课题的主要工作13-15
• 第二章 工件材料切削加工性及低温切削机理15-23
• 2.1 材料切削加工性15-16
• 2.1.1 工件材料切削加工性衡量指标15-16
• 2.2 难加工材料的分类与切削加工特性16-17
• 2.2.1 难加工材料分类16
• 2.2.2 难加工材料切削加工特点16-17
• 2.3 钛合金的切削17-18
• 2.3.1 钛合金的种类及机械物理特性17
• 2.3.2 钛合金的切削特点17-18
• 2.3.3 切削钛合金时刀具选择18
• 2.4 低温切削作用机理18-21
• 2.4.1 材料低温脆性19
• 2.4.2 材料的低温机械性能19-20
• 2.4.3 影响材料低温性能的因素20-21
• 2.4.4 低温切削加工的位错理论21
• 2.5 小结21-23
• 第三章 切削力的实验研究23-39
• 3.1 切削力的来源及影响因素23-25
• 3.1.1 切削力来源23
• 3.1.2 切削力的影响因素23-25
• 3.2 切削力的实验研究25-29
• 3.2.1 工件材料25
• 3.2.2 机床25-26
• 3.2.3 低温系统装置26
• 3.2.4 切削力测试系统26-28
• 3.2.5 实验方案28-29
• 3.3 实验结果与极差分析29-37
• 3.3.1 切削力与切削速度的关系29-30
• 3.3.2 切削力随进给量变化30-31
• 3.3.3 切削力随切削深度变化31-32
• 3.3.4 建立切削力经验公式及显著性检验32-35
• 3.3.5 极差分析35-37
• 3.4 小结37-39
• 第四章 表面粗糙度的实验研究39-47
• 4.1 已加工表面质量对零件使用性能的影响39-40
• 4.2 表面粗糙度的形成40-41
• 4.2.1 表面粗糙度产生原因41
• 4.3 表面粗糙度实验研究41-45
• 4.3.1 表面粗糙度测试方法41
• 4.3.2 实验设备与方案41-42
• 4.3.3 实验结果与极差分析42-45
• 4.4 小结45-47
• 第五章 刀具磨损和断屑的实验研究47-57
• 5.1 刀具磨损的形态和原因47-49
• 5.1.1 刀具磨损形态47-48
• 5.1.2 刀具磨损原因48-49
• 5.2 刀具磨损过程及磨钝标准49-50
• 5.2.1 刀具的磨损过程49-50
• 5.2.2 刀具的磨钝标准50
• 5.3 刀具磨损试验研究50-53
• 5.3.1 实验方法50-51
• 5.3.2 结果分析51-53
• 5.4 低温切削钛合金对断屑的影响53-55
• 5.4.1 切屑的变形过程53-54
• 5.4.2 低温切削钛合金对断屑影响实验54
• 5.4.3 实验结果分析54-55
• 5.5 小结55-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-65
• 附录 (生成切削力经验公式的 matlab 程序)65-67
• 攻读学位期间发表的学术论文目录67-68

【参考文献】

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本文编号：361866