本文選題：高效加工 + Inconel�。� 參考：《華中科技大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：高效加工是金屬切削的永恒目標(biāo),是機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展的重要方向。以鎳基高溫合金為代表的難加工航空材料具有高強(qiáng)度、強(qiáng)抗腐蝕能力、高溫下抗疲勞性能和熱穩(wěn)定性等優(yōu)良性能,在航空航天發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤、渦輪盤、整體葉輪、葉片等高溫高壓下長期工作的零件中廣泛應(yīng)用。然而,這類材料切削加工性能極差,直接導(dǎo)致其加工效率低,加工成本高。究其原因,主要是對這類材料加工機(jī)理認(rèn)識不清,具體而言:首先,由于此類零件加工工藝基礎(chǔ)積累相對比較薄弱,使得加工過程傾向于選擇較低的切削速度、較小切深和較低進(jìn)給來降低不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn);其次,不合理工藝參數(shù)組合以及刀具材料方面發(fā)展的限制,導(dǎo)致鎳基高溫合金在加工過程中出現(xiàn)快速刀具磨損,影響加工過程連續(xù)性;另外,加工硬化所引起的切削力、溫度急劇升高,以及加工表面及亞表面組織發(fā)生微觀改變等,進(jìn)一步制約了鎳基高溫合金高效加工技術(shù)的應(yīng)用�；谏鲜黾庸がF(xiàn)狀與技術(shù)難點(diǎn),本文以高效加工鎳基高溫合金為研究目標(biāo),重點(diǎn)研究切削過程中的切削力、切削溫度、刀具磨損和表面質(zhì)量等制約Inconel 718高效加工的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題。分別建立了變系數(shù)圓刀片切削力預(yù)測方法、陶瓷刀片溝槽磨損數(shù)值預(yù)測模型、插銑切削力精確預(yù)測模型以及銑削表面溫度計(jì)算方法等對應(yīng)新模型,并通過切削實(shí)驗(yàn)和加工過程物理量測試進(jìn)行校驗(yàn)和對比,最終給出了這類材料高效加工的技術(shù)方法。本文的研究工作和主要創(chuàng)新點(diǎn)如下:優(yōu)選Inconel 718高效加工切削刀具,建立了圓形陶瓷刀片切削力預(yù)測模型。對比物理涂層硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具加工Inconel 718切削性能,優(yōu)選圓形陶瓷刀具為高速加工刀具。在此基礎(chǔ)上,將刀具-工件接觸區(qū)域離散,準(zhǔn)確描述圓形刀具切削過程未變形切厚變化過程,根據(jù)切削試驗(yàn)標(biāo)定不同切厚下對應(yīng)切削力系數(shù),擬合切削力系數(shù)變化規(guī)律,結(jié)合經(jīng)典機(jī)械力學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)對切削過程整個刀片切削力的準(zhǔn)確預(yù)測。分析刀具-工件接觸幾何,建立了陶瓷刀片溝槽磨損數(shù)值預(yù)測模型。陶瓷刀具以其優(yōu)異切削性能在高速切削領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣,研究其磨損定量模型能為切削工藝參數(shù)選擇和加工條件選取提供依據(jù)。以試驗(yàn)為基礎(chǔ),分析了陶瓷刀具高速加工Inconel 718磨損機(jī)理,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察到的鎳基高溫合金加工硬化現(xiàn)象,結(jié)合切削過程刀具-工件接觸幾何,建立了一種基于工件硬化層的刀具磨損預(yù)測新方法。在準(zhǔn)確分析插銑加工切削幾何的基礎(chǔ)上,給出了插銑加工切削力精確預(yù)測模型。對比分析了插銑切削幾何與側(cè)銑、端銑等方式的差異,構(gòu)建基于瞬態(tài)未變形切厚解析方程,建立了更精確的插銑加工切削力預(yù)測模型。將瞬態(tài)切削過程等效為直線切削刃和圓弧切削刃的斜角切削,結(jié)合瞬時未變形動態(tài)切厚解析方程,完善了切削力預(yù)測模型,在此基礎(chǔ)上以切削力和加工穩(wěn)定性為約束條件,建立了滿足機(jī)床負(fù)載情況下的高溫合金高速加工工藝方法。提出了刀具-工件接觸弧區(qū)熱源為等腰梯形分布的假設(shè)模型,據(jù)此構(gòu)造了銑削工件表面溫度計(jì)算方法。研究分析了側(cè)銑加工過程中刀具-工件接觸軌跡運(yùn)動方式,將銑削刀具與工件接觸過程簡化為等腰梯形熱源模型,提出了基于梯形移動熱源分布的工件表面及亞表面切削溫度預(yù)測模型,基于所提出的模型和切削試驗(yàn)分析了側(cè)銑加工表面最高溫度演變規(guī)律。完成高效切削試驗(yàn),研究Inconel 718加工表面完整性變化規(guī)律。結(jié)合鎳基高溫合金側(cè)銑精加工工序,分析材料去除機(jī)理,并討論其表面完整性演變規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:切削參數(shù)的改變會引起工件表面質(zhì)量的變化,同時使用輔助工藝加工方式對切削力影響較小,卻能有效提高加工工件表面質(zhì)量,具體表現(xiàn)為降低工件表面粗糙度、降低工件表面殘余應(yīng)力和加工硬化現(xiàn)象。
[Abstract]:This paper deals with the cutting force , cutting temperature , tool wear and surface quality of high - temperature alloy . In this paper , a new method for predicting the surface quality of the cutting tool is established based on the experimental results . The results show that the cutting force and the machining stability are the constraint conditions , and the cutting force prediction model is established based on the model and the cutting test . The results show that the cutting force is less affected by the cutting force and the machining stability .
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG506

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本文編號：1947666