PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金試驗及仿真研究.pdf

1、鎳基高溫合金具有優(yōu)異的熱強性能和熱穩(wěn)定性，已成為航空航天等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的重要結構材料，但其切削加工性極差，屬最難加工的材料之一。隨著我國航空航天領域迅猛發(fā)展對高溫合金的需求不斷增加，鎳基高溫合金廣泛的市場需求與目前落后的切削加工工藝間的矛盾日益突顯。運用高速切削技術和采用性能優(yōu)異的新材料刀具是解決難加工材料切削加工問題的重要途徑之一。硬度高、化學穩(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、其價格昂貴而尚未普遍應用。為了加快提升鎳基高溫合金的加工效率和經(jīng)濟性，本文綜合運用金屬切削原理、有限元仿真技術、試驗設計與研究、數(shù)值分析等理論和技術手段，采用PCBN刀具針對鎳基高溫合金GH4169的高速車削過程展開了研究，探索了切削參數(shù)、刀具幾何參數(shù)對切削性能的影響，具體研究內(nèi)容如下：
　　1)切削力預測模型研究?；谡辉囼灧?，采用PCBN刀具對鎳基高溫合金GH4169進行了高速車削試驗；通過極差分析、方差分析等方法探索切削參

3、數(shù)對切削力的影響規(guī)律；基于最小二乘估計對試驗結果進行多元線性回歸，建立了切削力的經(jīng)驗公式預測模型，利用顯著性檢驗驗證了模型的正確性。
　　2)表面度粗糙度研究。首先通過正交試驗，確定PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金GH4169時表面粗糙度隨切削參數(shù)變化的基本規(guī)律；然后基于響應曲面法進一步分析，建立了二階響應預測模型；利用響應曲面對切削參數(shù)因素及交互作用對表面粗糙度的影響進行分析；基于響應曲面模型，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；對切削過程進行了仿真模擬，以切削力為指標驗證了模型的正確性；采用單因素試驗法對切削參數(shù)對切削力、切削溫度的影響進行仿真分析，同時還對GH4169高速切削過程的應力場分布進行了研究。
　　4)刀具幾何參數(shù)仿真研究?；贒eform-2D對鎳基高溫合金高速切削中PCBN刀具的幾何參數(shù)對切削