純鐵薄壁球殼精密車削技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、具有高尺寸精度、高表面質(zhì)量和極高壁厚均勻性要求的純鐵薄壁球殼是某試驗中的關(guān)鍵零件，但純鐵切削時切屑變形大且極易形成積屑瘤、切削力大、刀具磨損嚴(yán)重，使得純鐵薄壁球殼的制造精度難以有效保證，迫切需要對影響并制約純鐵薄壁球殼加工精度的基礎(chǔ)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究和試驗驗證，從而推動純鐵薄壁球殼工藝技術(shù)的進步。本文主要研究工作包括：
　?。?）采用直角切削試驗對比研究了純鐵、10鋼和45鋼的切削加工性，分析了純鐵切屑形成機理及工藝參

2、數(shù)對切屑變形的影響規(guī)律。結(jié)果表明，純鐵屬于典型的高塑性、高韌性類難加工材料，具有切削力大、切屑變形嚴(yán)重、刀-屑接觸長度大等特征，并呈現(xiàn)顯著的剪切滑移變形，采用高切削速度、水冷方式和大前角刀具有利于改善純鐵材料的切削加工性。
　?。?）采用分離式Hopkinson壓桿和材料試驗機進行了純鐵材料動態(tài)及準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能試驗，獲取了高溫（20-800℃）、高應(yīng)變率（104-5×104 s-1）下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，建立了基于Power-Law

3、模型的本構(gòu)方程。根據(jù)實測的純鐵材料熱物理屬性和刀-屑平均摩擦系數(shù)，并對本構(gòu)方程中應(yīng)變強化參數(shù)進行修正，建立了純鐵材料切削仿真模型。切削力和切屑形態(tài)的仿真與試驗結(jié)果對比表明，仿真模型能夠用于純鐵粗加工階段的工藝參數(shù)的優(yōu)化。
　　（3）研究了純鐵車削過程冷卻潤滑方式和工藝參數(shù)對非涂層刀具耐用度的影響規(guī)律。結(jié)果表明，微量潤滑方式有利于提高刀具耐用度，刀具磨損形式以后刀面磨損和主、副切削刃處的溝槽磨損為主，擴散磨損、氧化磨損和黏結(jié)磨損是其

4、主要磨損機理。分析了冷卻潤滑方式對刀具耐用度的影響機制，提出了采用K313+WS2和KC5010涂層刀具并結(jié)合MQL方式可有效提高純鐵精加工過程的刀具耐用度。
　?。?）從切削過程力-熱耦合角度研究了工藝參數(shù)對工件表面完整性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，純鐵已加工表面產(chǎn)生撕裂、溝槽、碎屑、凹坑、鱗刺、塑性和側(cè)向流動等缺陷；實測表面粗糙度遠(yuǎn)大于理論值，且表面加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，表層晶粒呈扭曲、拉伸狀塑性變形；工件表面切向和軸向均呈殘余拉應(yīng)力，