鉆削高溫合金的切屑形成機(jī)理及刀具磨損研究.pdf

1、高溫合金材料因其強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等優(yōu)良力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。然而，由于高溫合金材料各向異性的特征，使其在加工過(guò)程中易出現(xiàn)毛刺等缺陷，嚴(yán)重影響其加工精度，特別是孔加工；另外，材料導(dǎo)熱性差且硬度高，這些特點(diǎn)導(dǎo)致其在加工時(shí)刀具磨損嚴(yán)重；這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重影響著高溫合金材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。針對(duì)現(xiàn)階段高溫合金材料在切削加工方面存在的問(wèn)題，為找到鉆削高溫合金時(shí)切削用量與切屑形成及刀具磨損的關(guān)系，本文研究的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

2、
　　首先，在研究了麻花鉆的基本結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)基礎(chǔ)上，利用三維建模軟件UG設(shè)計(jì)了鉆頭三維實(shí)體模型。運(yùn)用有限元仿真軟件 DEFORM-3D建立鉆頭鉆削仿真模型，選用 Usui’s模型為材料磨損模型，設(shè)置步數(shù)、步長(zhǎng)、鉆削條件及切削參數(shù)，選擇合適迭代方法和求解器，最終實(shí)現(xiàn)了鉆削過(guò)程模擬仿真。
　　最后，在不同切削參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，利用有限元仿真軟件DEFORM-3D的后處理分析可以得到鉆削溫度、刀具磨損以及切屑的形態(tài)等數(shù)

3、據(jù)，并搭建鉆削實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，利用高速鋼鉆頭和硬質(zhì)合金鉆頭兩種不同的刀具，采用單因素方法得到在鉆削過(guò)程中不同刀具、不同切削用量的條件下的刀具磨損變形規(guī)律和切屑形態(tài)，并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，我們可得出以下結(jié)論：
　?。?）鉆削高溫合金時(shí)的磨損機(jī)理有磨粒磨損、粘結(jié)磨損、氧化磨損及擴(kuò)散磨損，而磨粒磨損和粘結(jié)磨損是最主要的形式。
　　（2）主切削刃和橫刃是高溫合金GH4169在鉆削過(guò)程中溫度較高的區(qū)域，刀具磨損都隨轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的增大而增

4、加，當(dāng)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量增加時(shí)，產(chǎn)生的熱量加快，溫度升高，刀具磨損加重。
　　（3）增大切削速度和進(jìn)給量均會(huì)加劇刀具的磨損，但二者相比較而言，增大進(jìn)給量對(duì)加劇刀具磨損的作用較小。通過(guò)增加進(jìn)給量來(lái)提高鉆削高溫合金的切削效率，有利于延長(zhǎng)刀具使用壽命、抑制刀具磨損的加劇。
　　（4）高溫合金鉆削后產(chǎn)生的切屑形態(tài)大多呈現(xiàn)為長(zhǎng)帶狀的螺卷屑，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000 r/min，進(jìn)給量為0.08mm/r時(shí)硬質(zhì)合金鉆頭產(chǎn)生的切屑最有利于鉆削。切削速度越