【摘要】：高速、高效的切削加工方式作為現(xiàn)代制造業(yè)主要發(fā)展方向之一,已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、鋁合金等材料的高速切削加工中。但是,針對(duì)粉末冶金類難加工材料高速加工技術(shù)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用并不多見。本文主要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中粉末冶金類零件的高速切削性能進(jìn)行研究,采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和加工試驗(yàn)相結(jié)合的方法,重點(diǎn)研究切屑變形過程、切削力和切削溫度、刀具磨損形態(tài)和失效機(jī)理、刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、工件表面粗糙度、自動(dòng)化生產(chǎn)中刀具可靠性等問題。為更高效地切削加工這一類材料提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。通過大量的切削試驗(yàn)證明具有負(fù)倒棱結(jié)構(gòu)的PCBN刀具為高速切削粉末冶金材料的最佳選擇。借助于Oxley剪切區(qū)模型,分析負(fù)倒棱刀具高速切削粉末冶金材料時(shí)的切屑變形機(jī)理；根據(jù)負(fù)倒棱刀具與前刀面的接觸類型,指出當(dāng)?shù)?屑接觸長(zhǎng)度小于負(fù)倒棱寬度時(shí),刀具處于負(fù)倒棱切削狀態(tài),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出負(fù)倒棱切削模型。在負(fù)倒棱切肖Ⅱ模型下,通過對(duì)負(fù)倒棱面的受力分析,建立負(fù)倒棱面摩擦系數(shù)和摩擦角的計(jì)算公式,并根據(jù)麥錢特模型得出剪切角的計(jì)算方法：通過對(duì)比國(guó)內(nèi)外常用刀-屑接觸長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)公式,找出負(fù)倒棱切削模型下適合近似計(jì)算高速切削粉末冶金材料時(shí)刀-屑接觸長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)公式。與此同時(shí),對(duì)高速切削粉末冶金材料時(shí)產(chǎn)生的切屑進(jìn)行系統(tǒng)的研究,分析切屑變形過程和切屑形態(tài),解釋切削過程中層片狀切屑的形成機(jī)理。采用正交切削試驗(yàn),通過回歸分析建立最常用兩種粉末冶金氣門座圈材料的切削力經(jīng)驗(yàn)公式,找尋高速切削時(shí)切削力變化的一般規(guī)律。運(yùn)用單因素試驗(yàn)方法,研究切削用量、工件材料、負(fù)倒棱角度、刀尖圓弧半徑對(duì)切削力的影響規(guī)律。研究表明：PCBN高速切削粉末冶金氣門座圈時(shí),為減小切削力對(duì)加工過程的影響,最佳切削用量應(yīng)選在切削速度200-240m/min、切削深度0.1-0.2mm、進(jìn)給量0.1-0.15mm/r。其中刀尖圓弧半徑rε對(duì)切削力影響較大,宜選在0.4mm-0.8mm之間,隨著刀尖圓弧的加大切削阻力增大,但刀頭強(qiáng)度和耐磨性得到顯著提高。采用紅外測(cè)溫的方法獲得切削區(qū)平均切削溫度,利用正交試驗(yàn)建立不同負(fù)倒棱角度下切削用量與切削溫度的經(jīng)驗(yàn)公式,分析在高速切削時(shí)進(jìn)給量、切削速度、切削深度和倒棱角度對(duì)切削溫度的影響規(guī)律。另外,還建立了三種常見型號(hào)氣門座圈切削用量、刀尖圓弧半徑與表面粗糙度的經(jīng)驗(yàn)公式。研究表明：刀尖圓弧半徑rε=0.8mm時(shí),切削加工表面質(zhì)量最好。通過大量的刀具磨損試驗(yàn),研究了PCBN刀具高速切削粉末冶金氣門座圈時(shí)刀具磨損形態(tài)和失效機(jī)理。指出刀具磨損的形態(tài)為前刀面磨損、后刀面磨損和破損；刀具磨損的機(jī)理有磨粒磨損、結(jié)合劑磨損、氧化磨損、擴(kuò)散磨損、微裂解磨損;刀具失效的主要形式為破損,試驗(yàn)中表現(xiàn)為崩刃、剝落,碎裂,脆斷、裂紋等。根據(jù)PCBN刀具失效為破損這一特點(diǎn),建議以工件表面粗糙度數(shù)值尼不大于1.6μm作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際生產(chǎn)中為了便于操作和統(tǒng)計(jì),應(yīng)以單個(gè)刀刃所能加工的工件數(shù)量Ⅳ作為刀具的使用壽命。經(jīng)過對(duì)刀具使用壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和分析,建立了PCBN刀具高速切削粉末冶金座圈時(shí)使用壽命的威布爾分布模型。利用該模型,結(jié)合刀具可靠性的要求,能夠合理、有效地規(guī)劃刀具使用壽命。研究發(fā)現(xiàn)：PCBN刀具在只允許一次重磨的情況下,刀具可靠性R=0.68及刀具的使用壽命為Nr=8247個(gè)時(shí),刀具生產(chǎn)效率最高,與此同時(shí),單件刀具的成本下降29%。
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材料的切削加工。逡逑對(duì)氋速切削的速度范圍，各國(guó)尚未作出明確的規(guī)定，，但一般把切削速度比常規(guī)高出５￣１０逡逑倍Ｗ上的切削加工叫做氋速切削。按加工不同材料劃定氋速切削范圍如圖１．１所示，由德國(guó)逡逑Ｄａｒｍｓｔａｄｔ工業(yè)大學(xué)的生產(chǎn)工程與機(jī)床研究所（ＰＴＷ）在２０世紀(jì)８０年代進(jìn)行的氋速切削實(shí)驗(yàn)逡逑結(jié)果，得到國(guó)際公認(rèn)。逡逑？巧巧巧巧逡逑佐含金逡逑巧巧逡逑Ｖ／／／／／／／Ｍｉ＼＼＼＼＼＼＼逡逑巧邐Ｈ１１１１１１１１３逡逑巧’技合金扇

本文編號(hào)：2521049