鎳基高溫合金高速銑削切屑形成機理與表面粗糙度研究.pdf

1、鎳基高溫合金材料具有優(yōu)良的材料力學特性，被廣泛用于制造航空航天發(fā)動機和燃氣輪機的關鍵熱端零部件。隨著我國航空航天、船舶、能源等重大裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，鎳基高溫合金零件的需求量不斷增加，其加工表面質量的要求逐漸提高。然而，在對鎳基高溫合金進行常規(guī)切削加工時，零件高質高效的加工要求已經無法得到滿足，嚴重制約了該類零件的廣泛應用。高速切削加工技術作為一項先進制造技術，具有切削力小、材料去除率高、加工精度高、零件表面質量好等顯著優(yōu)勢，為鎳基高

2、溫合金零件的高質高效加工提供了一種有效手段。然而，鎳基高溫合金高速切削機理和工藝技術的研究還不是很充分，成為目前鎳基高溫合金零件制造領域亟需解決的關鍵問題之一。
　　本文以鎳基高溫合金材料為研究對象，通過理論分析和試驗研究相結合的方法分析切屑形態(tài)（鋸齒形態(tài)和毛邊形態(tài)）的形成過程及其在不同切削速度下的演變規(guī)律，研究切屑形態(tài)的變化對切削力及表面粗糙度的影響。在此基礎上分析表面粗糙度受不同因素的影響規(guī)律，建立鎳基高溫合金表面粗糙度預測模

3、型，并對切削參數進行工藝優(yōu)化，實現對鎳基高溫合金高質高效加工的探索，為提升熱端零部件的表面質量及生產效率提供一定的參考。本文主要研究內容為:
　　首先，開展高速銑削試驗，研究鎳基高溫合金高速切削下的切屑形態(tài);探討鎳基高溫合金發(fā)生絕熱剪切失穩(wěn)的臨界條件，分析鋸齒形切屑的形成過程，并研究切屑自由表面的鋸齒形態(tài)與切屑底面劃痕特征隨切削速度的變化而呈現出的演變規(guī)律;此外，分析切屑毛邊的形成過程與特點，研究該形態(tài)的幾何特征在不同切削速度下的

4、變化規(guī)律，并基于切屑毛邊形態(tài)的變化探討其對切削力的影響。
　　其次，針對鎳基高溫合金的材料特性，分析其表面粗糙度的形成原理，建立表面粗糙度Ra值的理論計算表達式;研究已加工表面不同位置處的表面形貌，為本文已加工表面的表面粗糙度評價奠定基礎;探索切屑毛邊形態(tài)演變對表面粗糙度的影響，為控制切屑形態(tài)、提高表面質量提供試驗依據;通過工藝試驗研究不同切削用量和切削介質對表面粗糙度的影響規(guī)律。
　　最后，基于響應曲面法建立了鎳基高溫合金