PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金試驗(yàn)及仿真研究.pdf

1、鎳基高溫合金具有優(yōu)異的熱強(qiáng)性能和熱穩(wěn)定性，已成為航空航天等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料，但其切削加工性極差，屬最難加工的材料之一。隨著我國(guó)航空航天領(lǐng)域迅猛發(fā)展對(duì)高溫合金的需求不斷增加，鎳基高溫合金廣泛的市場(chǎng)需求與目前落后的切削加工工藝間的矛盾日益突顯。運(yùn)用高速切削技術(shù)和采用性能優(yōu)異的新材料刀具是解決難加工材料切削加工問(wèn)題的重要途徑之一。硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好的聚晶立方氮化硼（PCBN）新型刀具加工鎳基高溫合金等難加工材料具有優(yōu)越性能，但目前因

2、其價(jià)格昂貴而尚未普遍應(yīng)用。為了加快提升鎳基高溫合金的加工效率和經(jīng)濟(jì)性，本文綜合運(yùn)用金屬切削原理、有限元仿真技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究、數(shù)值分析等理論和技術(shù)手段，采用PCBN刀具針對(duì)鎳基高溫合金GH4169的高速車削過(guò)程展開(kāi)了研究，探索了切削參數(shù)、刀具幾何參數(shù)對(duì)切削性能的影響，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1)切削力預(yù)測(cè)模型研究。基于正交試驗(yàn)法，采用PCBN刀具對(duì)鎳基高溫合金GH4169進(jìn)行了高速車削試驗(yàn)；通過(guò)極差分析、方差分析等方法探索切削參

3、數(shù)對(duì)切削力的影響規(guī)律；基于最小二乘估計(jì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元線性回歸，建立了切削力的經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)模型，利用顯著性檢驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。
　　2)表面度粗糙度研究。首先通過(guò)正交試驗(yàn)，確定PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金GH4169時(shí)表面粗糙度隨切削參數(shù)變化的基本規(guī)律；然后基于響應(yīng)曲面法進(jìn)一步分析，建立了二階響應(yīng)預(yù)測(cè)模型；利用響應(yīng)曲面對(duì)切削參數(shù)因素及交互作用對(duì)表面粗糙度的影響進(jìn)行分析；基于響應(yīng)曲面模型，提出了一種引入材料去除率的切削參數(shù)

4、優(yōu)選方法。
　　3)切削參數(shù)仿真研究。根據(jù)試驗(yàn)研究，基于Deform-3D建立PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金GH4169三維仿真有限元模型；對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行了仿真模擬，以切削力為指標(biāo)驗(yàn)證了模型的正確性；采用單因素試驗(yàn)法對(duì)切削參數(shù)對(duì)切削力、切削溫度的影響進(jìn)行仿真分析，同時(shí)還對(duì)GH4169高速切削過(guò)程的應(yīng)力場(chǎng)分布進(jìn)行了研究。
　　4)刀具幾何參數(shù)仿真研究?；贒eform-2D對(duì)鎳基高溫合金高速切削中PCBN刀具的幾何參數(shù)對(duì)切削