【摘 要】
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镍基高温合金Inconel718具有良好的稳定性和抗疲劳性能,并且强度和硬度都比较大,在大型舰船制造业、航空航天工业、大型机械制造业等行业中应用十分的广泛。但高温合金在加工过程中会产生较大的切削力以及过高的切削温度,并且刀具会产生严重的磨损。因此通过对高温合金连续铣削过程中的切削机理以及刀具磨损机理进行研究,能够有效地改善加工效率,并使加工成本降低。本文主要进行了以下工作:基于ABAQUS仿真软件
【基金项目】
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吉林省科技厅项目:镍基合金Inconel718连续铣削机理及加工表面特性研究；
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镍基高温合金Inconel718具有良好的稳定性和抗疲劳性能,并且强度和硬度都比较大,在大型舰船制造业、航空航天工业、大型机械制造业等行业中应用十分的广泛。但高温合金在加工过程中会产生较大的切削力以及过高的切削温度,并且刀具会产生严重的磨损。因此通过对高温合金连续铣削过程中的切削机理以及刀具磨损机理进行研究,能够有效地改善加工效率,并使加工成本降低。本文主要进行了以下工作:基于ABAQUS仿真软件建立了Inconel718镍基高温合金连续铣削的物理仿真模型,并简单地阐述了材料的本构模型、材料相关参数、网格的划分技术、相互作用属性;进行了铣削过程切削热量的计算,并对铣削过程中切削温度在工件与刀具上的分布情况进行了分析;进行了多组铣削仿真实验,得到了工艺参数对切削力以及切削温度的影响规律。基于多元线性回归的方法建立了切削力、切削温度预测模型的经验公式,并通过残差分析法验证了预测模型的显著性;基于Archard刀具磨损理论建立了刀具磨损量的预测模型;设计了实际正交切削试验,从而验证切削力、切削温度、刀具磨损量预测模型的准确性;建立了切屑毛边对刀具的冲击挠度、冲击频率和冲击强度的计算公式,并根据实际切削试验计算切屑毛边对刀具的冲击强度和冲击频率;分析了不同刀具磨损形貌的形成原因和刀具的磨损机理,最终得出硬质合金刀具在铣削高温合金时主要的磨损机理为粘结磨损。使用数学分析的方法构建了主剪切区剪切速度场、剪应变场以及剪应变率场的模型公式,并分析了切削速度、刀具前角对剪切速度、剪应变以及剪应变率的影响规律;通过对铣削过程切屑的形成原因和形成机理进行分析,最终得出在铣削过程中切屑的形貌主要表现为锯齿状;通过理论与实验相结合,对切削力、切屑形貌和表面质量之间的关系进行了分析,最终得出随着切削力的增加,切屑的锯齿化越来越严重,加工表面粗糙度越来越大。
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