pcbn刀具高速车削镍基高温合金的磨损机理研究

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1、学校代码10530学号201230071566分类号TG712密级公开硕士学位论文PCBN刀具高速车削镍基高温合金的磨损机理研究学位申请人程俊溢指导教师胡自化教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向数字化设计与制造二〇一五年六月五日TheStudyofWearMechanismofPCBNCuttingToolsinHighSpeedTurningofNickel-basedSuperollyCandidateChengJunyiSupervisorProf.HuZihuaCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEn

2、gineeringSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune5,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名芝主蔓曰期：兴／户年月曰＿

3、学位论文版枚使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分肉容编入有关数据库进行、。检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。《６作者签名；１４如＾曰期：人Ｖ巧月曰４１＾导师签名：曰期：万＾弁月会曰湘潭大学硕士学位论文摘要摘要镍基高温合金GH4169以其超高的耐热度和高温良好化学和物理特性被广泛应用于航空发动机中涡轮叶片、叶轮等高温零部件的制造。但由于其加工性能差，切削时刀具磨

4、损大，加工质量不高等问题仍限制着镍基高温合金的普及推广与应用。随着我国航空航天技术的迅猛发展和以PCBN刀具为典型代表的高硬度、高耐用度刀具的开发应用不断深入，为满足高质高精镍基高温合金零件的加工要求，如何高效应用PCBN刀具解决镍基高温合金GH4169加工性能差的问题已成为目前航空航天制造领域研究的热点之一。为此，本文以PCBN刀具高速车削镍基高温合金的磨损机理综合研究为对象，采用切削试验和数值分析、极差分析、有限元仿真模拟等技术手段，深入分析PCBN刀具高速切削镍基高温合金GH4169的刀具磨损形貌、磨损机理以及切屑宏微观形貌。揭示切削参数对刀具磨损机理的影响规律，具体研究工作如下：1

5、）刀具耐用度、磨损微观形貌与能谱试验分析。基于切削试验，研究PCBN刀具在高速条件下切削镍基高温合金GH4169的刀具耐用度，分析不同切削用量对刀具耐用度的影响，并建立耐用度经验公式；再利用扫描电镜和能谱分析仪观察刀具磨损的状况并分析刀具表面元素，为确定刀具磨损机理与刀具磨损类型提供理论依据。2）刀具磨损预测模型的建立。根据刀具磨损的相关理论研究，结合Archard提出的刀具磨损模型，通过相关推导和经验公式的代入，得出PCBN刀具高速切削镍基高温合金GH4169的磨损预测模型。3）切屑宏观与微观形貌试验分析。基于切削试验，对比不同切削用量条件下PCBN刀具高速切削镍基高温合金GH4169的

6、切屑宏观形貌，并借助扫描电镜观察其锯齿化程度、锯齿频率以及锯齿毛边等，为切屑对刀具磨损的影响提供理论依据。4）刀具磨损有限元分析。应用Deform-3D软件建立PCBN高速切削镍基高温合金的模型，针对不同切削参数，通过切削过程模拟仿真分析切削温度和刀具磨损程度的变化情况，并与试验结果对比，验证其正确性；再利用Deform-2D软件建立切削模型，模拟切削过程中不同切削参数条件下的切屑形貌变化过程，探究切屑锯齿状随切削用量的变化规律。综上，本文的研究为完善PCBN刀具高速车削镍基高温合金GH4169的刀具磨损机理的理论体系奠定基础，并有效提升PCBN刀具高效加工镍基高温合金等难加工材料的工艺水

7、平。关键词：PCBN刀具；镍基高温合金；刀具磨损；切屑形貌；有限元仿真。I湘潭大学硕士学位论文AbstractAbstractTheNickel-base-superalloyGH4169isanidealmaterialtomakehigh-heatmechanicalpartssuchasturbinebladeandaero-enginethankstoitshighheatresistanceandhightem