鎳基高溫合金高速銑削切屑形成機(jī)理與表面粗糙度研究.pdf

1、鎳基高溫合金材料具有優(yōu)良的材料力學(xué)特性，被廣泛用于制造航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵熱端零部件。隨著我國(guó)航空航天、船舶、能源等重大裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，鎳基高溫合金零件的需求量不斷增加，其加工表面質(zhì)量的要求逐漸提高。然而，在對(duì)鎳基高溫合金進(jìn)行常規(guī)切削加工時(shí)，零件高質(zhì)高效的加工要求已經(jīng)無(wú)法得到滿足，嚴(yán)重制約了該類零件的廣泛應(yīng)用。高速切削加工技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，具有切削力小、材料去除率高、加工精度高、零件表面質(zhì)量好等顯著優(yōu)勢(shì)，為鎳基高

2、溫合金零件的高質(zhì)高效加工提供了一種有效手段。然而，鎳基高溫合金高速切削機(jī)理和工藝技術(shù)的研究還不是很充分，成為目前鎳基高溫合金零件制造領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
　　本文以鎳基高溫合金材料為研究對(duì)象，通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法分析切屑形態(tài)（鋸齒形態(tài)和毛邊形態(tài)）的形成過(guò)程及其在不同切削速度下的演變規(guī)律，研究切屑形態(tài)的變化對(duì)切削力及表面粗糙度的影響。在此基礎(chǔ)上分析表面粗糙度受不同因素的影響規(guī)律，建立鎳基高溫合金表面粗糙度預(yù)測(cè)模

3、型，并對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳基高溫合金高質(zhì)高效加工的探索，為提升熱端零部件的表面質(zhì)量及生產(chǎn)效率提供一定的參考。本文主要研究?jī)?nèi)容為:
　　首先，開(kāi)展高速銑削試驗(yàn)，研究鎳基高溫合金高速切削下的切屑形態(tài);探討鎳基高溫合金發(fā)生絕熱剪切失穩(wěn)的臨界條件，分析鋸齒形切屑的形成過(guò)程，并研究切屑自由表面的鋸齒形態(tài)與切屑底面劃痕特征隨切削速度的變化而呈現(xiàn)出的演變規(guī)律;此外，分析切屑毛邊的形成過(guò)程與特點(diǎn)，研究該形態(tài)的幾何特征在不同切削速度下的

4、變化規(guī)律，并基于切屑毛邊形態(tài)的變化探討其對(duì)切削力的影響。
　　其次，針對(duì)鎳基高溫合金的材料特性，分析其表面粗糙度的形成原理，建立表面粗糙度Ra值的理論計(jì)算表達(dá)式;研究已加工表面不同位置處的表面形貌，為本文已加工表面的表面粗糙度評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ);探索切屑毛邊形態(tài)演變對(duì)表面粗糙度的影響，為控制切屑形態(tài)、提高表面質(zhì)量提供試驗(yàn)依據(jù);通過(guò)工藝試驗(yàn)研究不同切削用量和切削介質(zhì)對(duì)表面粗糙度的影響規(guī)律。
　　最后，基于響應(yīng)曲面法建立了鎳基高溫合金