本文關鍵詞：PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金的磨損機理研究

  更多相關文章： PCBN刀具 鎳基高溫合金 刀具磨損 切屑形貌 有限元仿真

【摘要】：鎳基高溫合金GH4169以其超高的耐熱度和高溫良好化學和物理特性被廣泛應用于航空發(fā)動機中渦輪葉片、葉輪等高溫零部件的制造。但由于其加工性能差,切削時刀具磨損大,加工質(zhì)量不高等問題仍限制著鎳基高溫合金的普及推廣與應用。隨著我國航空航天技術的迅猛發(fā)展和以PCBN刀具為典型代表的高硬度、高耐用度刀具的開發(fā)應用不斷深入,為滿足高質(zhì)高精鎳基高溫合金零件的加工要求,如何高效應用PCBN刀具解決鎳基高溫合金GH4169加工性能差的問題已成為目前航空航天制造領域研究的熱點之一。為此,本文以PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金的磨損機理綜合研究為對象,采用切削試驗和數(shù)值分析、極差分析、有限元仿真模擬等技術手段,深入分析PCBN刀具高速切削鎳基高溫合金GH4169的刀具磨損形貌、磨損機理以及切屑宏微觀形貌。揭示切削參數(shù)對刀具磨損機理的影響規(guī)律,具體研究工作如下:1)刀具耐用度、磨損微觀形貌與能譜試驗分析�；谇邢髟囼�,研究PCBN刀具在高速條件下切削鎳基高溫合金GH4169的刀具耐用度,分析不同切削用量對刀具耐用度的影響,并建立耐用度經(jīng)驗公式;再利用掃描電鏡和能譜分析儀觀察刀具磨損的狀況并分析刀具表面元素,為確定刀具磨損機理與刀具磨損類型提供理論依據(jù)。2)刀具磨損預測模型的建立。根據(jù)刀具磨損的相關理論研究,結合Archard提出的刀具磨損模型,通過相關推導和經(jīng)驗公式的代入,得出PCBN刀具高速切削鎳基高溫合金GH4169的磨損預測模型。3)切屑宏觀與微觀形貌試驗分析�；谇邢髟囼�,對比不同切削用量條件下PCBN刀具高速切削鎳基高溫合金GH4169的切屑宏觀形貌,并借助掃描電鏡觀察其鋸齒化程度、鋸齒頻率以及鋸齒毛邊等,為切屑對刀具磨損的影響提供理論依據(jù)。4)刀具磨損有限元分析。應用Deform-3D軟件建立PCBN高速切削鎳基高溫合金的模型,針對不同切削參數(shù),通過切削過程模擬仿真分析切削溫度和刀具磨損程度的變化情況,并與試驗結果對比,驗證其正確性;再利用Deform-2D軟件建立切削模型,模擬切削過程中不同切削參數(shù)條件下的切屑形貌變化過程,探究切屑鋸齒狀隨切削用量的變化規(guī)律。綜上,本文的研究為完善PCBN刀具高速車削鎳基高溫合金GH4169的刀具磨損機理的理論體系奠定基礎,并有效提升PCBN刀具高效加工鎳基高溫合金等難加工材料的工藝水平。
【關鍵詞】：PCBN刀具 鎳基高溫合金 刀具磨損 切屑形貌 有限元仿真
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V261.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 高速切削加工研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 鎳基高溫合金加工研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 PCBN刀具磨損研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究目標及主要內(nèi)容14-16
• 1.3.1 研究目標14
• 1.3.2 研究內(nèi)容14-16
• 第二章 PCBN刀具磨損形貌試驗研究16-30
• 2.1 PCBN刀具磨損試驗16-18
• 2.1.1 試驗目的16
• 2.1.2 試驗條件16-17
• 2.1.3 試驗方案17-18
• 2.1.4 試驗結果18
• 2.2 基于高速切削試驗的結果分析18-22
• 2.2.1 刀具前角對刀具耐用度的影響18
• 2.2.2 切削用量對刀具耐用度的影響18-20
• 2.2.3 刀具耐用度的經(jīng)驗公式20-22
• 2.3 高速切削時PCBN刀具磨損試驗分析22-28
• 2.3.1 刀具磨損的主要形式22-23
• 2.3.2 刀具磨損形貌分析23-28
• 2.4 本章小結28-30
• 第三章 PCBN刀具后刀面磨損預測模型的建立30-39
• 3.1 粘結磨損的各種觀點30-31
• 3.2 磨損模型的建立31-37
• 3.2.1 Archard粘結磨損的計算模型31-32
• 3.2.2 粘結磨損數(shù)學模型的建立32-34
• 3.2.3 刀具磨損的預測模型34-37
• 3.3 預測模型的正確性驗證37
• 3.4 本章小結37-39
• 第四章 鎳基高溫合金的切屑形貌與機理研究39-53
• 4.1 高速車削鎳基高溫合金切屑形貌試驗39-40
• 4.1.1 試驗目的39
• 4.1.2 試驗條件39
• 4.1.3 實驗方案39-40
• 4.2 切屑變形特點40-41
• 4.2.1 切削變形的一般規(guī)律40
• 4.2.2 高速切削條件下的切屑形態(tài)40-41
• 4.3 切屑宏觀分析41-43
• 4.3.1 切削速度對切屑的影響41
• 4.3.2 進給量對切屑的影響41-42
• 4.3.3 切削深度對切屑的影響42-43
• 4.4 切削微觀分析43-47
• 4.4.1 高速切削難加工材料的切屑變形特點43
• 4.4.2 切削速度對切屑的影響43-45
• 4.4.3 進給量對切屑的影響45-46
• 4.4.4 切削深度對切屑的影響46-47
• 4.5 切屑鋸齒狀變形分析47-51
• 4.5.1 剪切滑移切削模型47-48
• 4.5.2 鋸齒化程度48-50
• 4.5.3 鋸齒頻率50-51
• 4.6 切屑形貌對刀具磨損的影響51
• 4.7 本章小結51-53
• 第五章 PCBN刀具高速切削鎳基高溫合金的有限元仿真分析53-63
• 5.1 切削溫度的有限元模擬仿真53-59
• 5.1.1 切削熱和切削溫度分析53-56
• 5.1.2 切削溫度的有限元模擬56-58
• 5.1.3 不同切削參數(shù)的切削溫度仿真結果58-59
• 5.2 刀具磨損的有限元模擬仿真59-60
• 5.3 切屑成形的有限元模擬仿真60-61
• 5.3.1 切屑成形仿真過程60-61
• 5.3.2 仿真結果的分析61
• 5.4 本章小結61-63
• 結論與展望63-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及研究成果69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 徐進;郭志敏;;基于滑—�！瑱C理的鋸齒形切屑高速成形分析[J];工具技術;2007年04期

2 唐志濤;劉戰(zhàn)強;艾興;付秀麗;;金屬切削加工熱彈塑性大變形有限元理論及關鍵技術研究[J];中國機械工程;2007年06期

3 Dr.Ing.H.舒爾茨,王志剛;高速加工發(fā)展概況[J];機械制造與自動化;2002年01期

4 鄧福銘;張丹;王強;陸少悌;趙曉凱;;PcBN刀具在干切削中的應用研究[J];超硬材料工程;2012年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李軍利;鎳基高溫合金整體葉輪高效加工應用基礎研究[D];上海交通大學;2012年

，

本文編號：871103