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难切削材料高效切削技术研究

作　者: 赵伯洋
导　师: 陈敏
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 镍基高温合金 高效铣削 铣削力 刀具耐用度
分类号: TG506.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 385次
引　用: 4次
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内容摘要


镍基高温合金GH4169是火箭发动机和航空发动机广泛采用的金属材料,属于难切削材料。由于切削加工工艺的高难度,GH4169已经成为我国火箭型号研制、批生产加工的瓶颈。本文针对难切削材料GH4169的高效切削技术进行了比较系统的理论、试验及应用研究,具体工作如下:设计了确定GH4169高效铣削参数的试验方案,包括试验材料、试验设备、加工和测量系统的原理。分析了切削镍基高温合金刀具的加工特点、以及用于试验系统中的各种刀具材料与刀具结构。分别选用表面改性处理高速钢、超硬高速钢刀具及镀层硬质合金、未镀层硬质合金等刀具进行了高效铣削GH4169铣削力的试验研究。通过对铣削力的数据进行分析研究,分析了铣削速度、每齿进给量、径向切深、轴向切深等主要因素对铣削力的影响机理,研究了不同铣削参数在冷却和干切两种切削状态下对铣削力的影响,并对这些因素进行了分析,为后续的刀具耐用度试验确定了选择铣削参数的基础。完成铣削力试验研究后,对试验刀具进行耐用度对比试验。首先,对硬质合金刀具进行试验分析,分析比较了镀层和未镀层刀具、密齿和疏齿刀具耐用度的差别及其原因;然后,对高速钢刀具进行试验分析,分别选用表面改性处理高速钢、超硬高速钢刀具进行了磨损对比试验,对其磨损机理进行了分析,寻找出更适合加工镍基高温合金的高速钢刀具,为高速铣削镍基高温合金的铣削参数的优化奠定了基础。依据切削力和刀具耐用度试验的研究结果,对镍基高温合金切削过程的铣削参数进行优化。利用加工总耗时和刀具寿命内材料去除量这两个评价为标准,得到相应的最佳切削速度。基于上述所有试验结果,对试验所用刀具进行了综合评价,对刀具材料、结构进行了分析,选择出高效铣削GH4169的硬质合金及高速钢刀具的材料、结构、以及铣削参数。给出了应用实例,在多个型号上得到应用,并在批生产中发挥了重要作用,较大幅度地提高了生产效率,具有较高的社会综合效益。

全文目录


摘要  11-12
ABSTRACT  12-14
第一章 绪论  14-20
  1.1 研究高温合金高效切削的背景与意义  14-16
  1.2 国内外研究现状  16-18
    1.2.1 国外研究现状  17
    1.2.2 国内研究现状  17-18
  1.3 本文研究内容与章节安排  18-20
第二章 试验方案设计  20-23
  2.1 试验材料  20
  2.2 试验设备及加工和测量系统的原理  20-23
第三章 切削高温合金刀具材料与刀具结构的研究  23-31
  3.1 引言  23
  3.2 镍基高温合金的加工特点  23-25
    3.2.1 镍基高温合金的加工性  23
    3.2.2 镍基高温合金切加工的主要问题  23-24
    3.2.3 影响镍基合金切削加工的材料特性  24
    3.2.4 镍基高温合金的加工实践  24-25
  3.3 刀具材料  25-29
    3.3.1 硬质合金  25-26
    3.3.2 镀层硬质合金  26-27
    3.3.3 高速钢  27-29
  3.4 刀具结构  29
  3.5 本章小结  29-31
第四章 铣削镍基高温合金合金切削力试验研究  31-48
  4.1 引言  31
  4.2 试验系统  31-32
  4.3 镍基高温合金合金铣削刀具切削力试验  32-47
    4.3.1 普通高速钢整体铣刀切削试验  32-36
    4.3.2 Walter F2231.W.032.Z02.08.L仿形铣刀干切切削试验  36-41
    4.3.3 Walter F2231.W.032.Z02.08.L仿形铣刀干切铣削力经验公式  41-42
    4.3.4 Walter F2231.W.032.Z02.08.L仿形铣刀使用冷却液切削试验  42-46
    4.3.5 Walter F2231.W.032.Z02.08.L仿形铣刀使用冷却液切削力经验公式  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 铣削镍基高温合金刀具耐用度对比试验研究  48-74
  5.1 引言  48
  5.2 铣削镍基高温合金刀具磨损形态与原因分析  48-52
    5.2.1 刀具磨损形态  48-49
    5.2.2 刀具磨损原因  49-52
  5.3 快速耐用度试验研究  52-56
    5.3.1 快速耐用度的试验方法  52-55
    5.3.2 试验条件  55-56
  5.4 硬质合金刀具的实验研究  56-70
    5.4.1 镀层和无镀层硬质合金刀具的耐用度试验研究  56-65
    5.4.2 八刃和四刃硬质合金刀具的耐用度试验研究  65-70
    5.4.3 硬质合金刀具切削对比试验总结  70
  5.5 高速钢刀具的对比试验研究  70-73
  5.6 本章小结  73-74
第六章 镍基高温合金铣削过程的优化  74-78
  6.1 引言  74
  6.3 铣削过程的最优化  74
  6.4 最优化目标函数  74-75
  6.5 目标函数的极值  75-76
  6.6 实例计算  76-77
  6.7 本章小结  77-78
第七章 试验刀具的综合评价及应用实例  78-85
  7.1 引言  78
  7.2 试验刀具材料的选择  78-80
    7.2.1 高速钢  79
    7.2.2 硬质合金  79-80
  7.3 试验刀具的综合评价及结构选择  80-82
    7.3.1 高速钢刀具的综合评价及结构的选择  80
    7.3.2 对有镀层和无镀层硬质合金刀具的综合评价及结构的选择  80-81
    7.3.3 对八刃和四刃硬质合金刀具的综合评价及结构的选择  81-82
  7.4 结果分析  82
    7.4.1 高速钢刀具分析  82
    7.4.2 硬质合金刀具分析  82
  7.5 应用实例  82-83
  7.6 本章小结  83-85
结束语  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-92
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  92

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 一般性问题 > 金属切削加工工艺 > 高速切削
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