【摘要】：隨著制造業(yè)的發(fā)展,對零件的加工效率、質(zhì)量、成本等要求更高。先進(jìn)制造技術(shù)群中的高速切削技術(shù),因其具有切削效率高、加工質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的重點(diǎn)研究方向。鋁合金具有強(qiáng)度高、密度低、塑性好、易切削等有優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于航空、船舶、汽車等領(lǐng)域。近年來,采用聚晶金剛石(Polycrystalline Diamond,簡稱PCD)刀具高速切削航空鋁合金,可實現(xiàn)高質(zhì)高效生產(chǎn),降低生產(chǎn)成本。本文主要研究內(nèi)容及成果有:1.使用PCD刀具對2A14-T6511硬鋁合金進(jìn)行切削試驗,通過測量切削溫度,發(fā)現(xiàn)了切削溫度隨著刀尖圓弧半徑r_ε和切削用量的變化規(guī)律。結(jié)果表明:試驗刀尖圓弧半徑r_ε、切削速度v、切削深度a_p、進(jìn)給量f因素中,a_p對切削溫度影響最顯著,其次是r_ε、f,最后是v。隨著r_ε的增大,切削溫度先降低后又增大;隨著v的增大,切削溫度先逐漸增大后又降低;隨著a_p和f的增大,切削溫度逐漸增大。最后用回歸分析法建立并驗證r_ε=1.0mm時的切削溫度預(yù)測模型。2.通過對切削力測量,研究了切削用量和r_ε對于切削力的影響規(guī)律。結(jié)果表明:試驗各因素中,a_p是影響切削力最顯著的因素,其次是f,最后是r_ε、v。隨著r_ε的增大,切削力先降低后增大;v對切削力的影響很小,在不同范圍內(nèi),對切削力的影響不一致;隨a_p和f的增大,切削力逐漸增大,且切削力隨a_p的增幅高于隨f的增幅。用回歸分析法建立并驗證了切削力預(yù)測模型。3.通過對表面粗糙度R_a測量,研究了切削用量和r_ε對于表面質(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn):f對表面粗糙度影響最顯著,其次是r_ε、a_p,最后是v,其中v對R_a影響較小。隨著r_ε的增大,R_a先增大后又降低;隨著v的增大,R_a先逐漸降低后又增大最后又降低;隨著a_p和f的增大,R_a整體呈增大趨勢,但過小的a_p和f,會惡化R_a。用回歸分析法建立并驗證r_ε=1.0mm時的R_a預(yù)測模型。4.在主軸轉(zhuǎn)速為10000~20000r/min下,使用PCD銑刀對2A14-T6511硬鋁合金進(jìn)行高速銑削試驗,R_a在0.39~0.75μm之間,符合精銑要求。本文旨在探究在高速切削2A14-T6511硬鋁合金時切削用量和刀尖圓弧半徑r_ε對刀具切削性能的影響,為切削用量和刀尖圓弧半徑r_ε的選擇提供參考,為此類材料的高質(zhì)高效生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG501
【圖文】：

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文屬于 Al-Cu-Mg-Si 系鍛鋁，可經(jīng)過固溶處理、時效強(qiáng)化后，提高材料的高強(qiáng)度硬鋁，大量應(yīng)用于航空和國防建設(shè)領(lǐng)域，通常用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)、框荷結(jié)構(gòu)件[19]。高速切削技術(shù)概述1931 年，德國的 Salomon 提出高速切削技術(shù)（High Speed Cutting，簡稱 H，Salomon 認(rèn)為材料在切削時，切削速度 v 存在一個峰值，當(dāng)未達(dá)到峰值之的增加，切削溫度 θ 和刀具的磨損將持續(xù)變大，如圖 1.1 所示，在此階段化工件加工質(zhì)量，減短刀具的壽命，出現(xiàn)“死谷”；但是，當(dāng)超過峰值溫度 θ、切削力與刀具的磨損隨著 v 的增加反而會下降，生產(chǎn)效率、刀具工質(zhì)量也因此得到積極影響[20]。

論文研究路線

.1.2.1 選擇 PCD 刀具的材料1）PCD 刀具晶粒度的合理選擇結(jié)合劑的種類與比例、金剛石晶粒的尺寸，都會對 PCD 刀具的性能產(chǎn)生直接響，其中晶粒的尺寸對 PCD 刀具的刃磨質(zhì)量、耐磨性、抗沖擊性能等關(guān)系更為切；PCD 的晶粒度越小，刃磨出鋒利的 PCD 刃口也就越容易，同時 PCD 的強(qiáng)也會越高，但是燒結(jié)時，細(xì)晶粒 PCD 會更加困難，也因此晶粒度在早期都比較(平均粒度大于 50μm)，燒結(jié)工藝隨時代不斷進(jìn)步，晶粒尺寸也越來越小，現(xiàn)在用晶粒尺寸在 1~50μm 之間[26]。晶粒尺寸越大，PCD 刀具的刃磨性能較差，刃口質(zhì)量差，切削刃粗糙，但是具有使用壽命長、高耐磨性的優(yōu)點(diǎn)；而細(xì)晶粒度 PCD 刀具又韌性、刃磨性能與沖擊性能好、強(qiáng)度和加工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)；中晶粒度 PCD 刀具性能在細(xì)晶粒度、晶粒度之間[51]。PCD 刀具抗彎強(qiáng)度與晶粒尺寸之間的關(guān)系和 PCD 刀具切削性能削陶瓷合成材料)與晶粒尺寸之間的關(guān)系如圖 2.1（a）（b）所示[26]。

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本文編號：2745025