高温合金高速铣削温度的研究

论文摘要

高温合金是航空航天工业中应用广泛的一种难加工材料。因其导热系数小、摩擦系数大及切屑与前刀面接触面积小等原因,使得高温合金材料在加工时,切削温度高、单位切削力大、刀具磨损严重等,从而影响了高温合金的加工效率。本文以镍基高温合金GH4169为研究对象,对其高速铣削时的切削温度进行了全面深入地研究。(1)采用量热法收集切削过程中产生的切屑,通过热量补偿得到了切屑的热量,利用测力仪测量了切削过程中的铣削力,比较了切削速度、每齿进给量对切屑和切削力热功率的影响。其中,切削速度对切削热的影响较大。(2)采用快速标定装置标定了GH4169—康铜半人工热电偶。采用夹丝法对GH4169的铣削温度进行了测量。研究了切削参数对铣削温度的影响以及切削刃上的温度分布。其中,切削速度对铣削温度的影响最大,径向切深次之,每齿进给量最小。切削刃上温度分布不均,当量切深大处温度较高。(3)通过有限元软件Deform模拟陶瓷刀具正交切削GH4169,在此基础上解析了剪切面、刀屑界面的热流率,以及切削热在切屑、工件、刀具的分配。结果表明,仿真试验与热量试验具有较好的一致性。(3)研究分析了切削速度对刀具磨损影响。在此基础上,对铣削高温合金GH4169的刀具磨损形态、磨损过程和磨损机理进行了深入研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高速加工的研究与发展
• 1.2 镍基高温合金的加工特点
• 1.3 切削温度的研究现状
• 1.4 课题研究内容与方法
• 第二章 高温合金铣削热量的测量
• 2.1 试验条件
• 2.2 量热法试验原理
• 2.3 热量损失补偿
• 2.4 切削力平均功率
• 2.5 切削热试验结果
• 2.6 本章小节
• 第三章 高温合金铣削温度的研究
• 3.1 GH4169－康铜半人工热电偶的标定
• 3.2 铣削温度的测量方法
• 3.3 切削温度信号分析
• 3.4 切削温度实验分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 高温合金有限元仿真试验
• 4.1 二维正交切削仿真试验
• 4.1.1 刀具、工件几何模型的建立
• 4.1.2 材料模型的选取
• 4.1.3 网格划分
• 4.1.4 初始条件
• 4.1.5 接触条件
• 4.1.6 基于切削过程的有限元仿真分析的结果
• 4.2 基于仿真切削的切削热分析
• 4.2.1 切削温度和切削热的解析
• 4.2.2 基于仿真切削的切削热解析结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 陶瓷刀具磨损分析
• 5.1 陶瓷刀具铣削GH4169 磨损对比试验
• 5.2 陶瓷刀具的磨损形貌与机理
• 5.2.1 陶瓷刀具的磨损形貌
• 5.2.2 磨损机理
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结及展望
• 6.1 本文所取得的主要成果
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的主要论文