高速铣削GH4169切削力及表面粗糙度研究.pdf

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1、学术论文高速铣削GH4169切削力及表面粗糙度研究StudyonCuttingForceandSurfaceRoughnessDuringHigh-SpeedMimngGH4169西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室尉渊刘维伟李晓燕李锋[摘要】使用TiAlN涂层硬质合金刀片进行高温合金GH4169的高速铣削正交试验，利用最小二乘法对试验数据进行了回归分析，建立了铣削力和表面粗糙度的经验公式，分析了高速铣削高温合金GH4169条件下切削参数对切削力和表面粗糙度的影响规律、结果表明：切削深度对铣削力影响最大，其次是切削速度和每齿进给量；进给量是影响表面粗糙度的最主要因素，其

2、次是切削深度和切削速度j关键词：高温合金高速铣削切削力表面粗糙度lABSTRACTlTheorthogonalexperimentisde—signedforhigh·speedmillingsuperalloyGH4169byPVD—TiAlNcarbideinsens．Theempiricalfbnnulasofcuttingforceandsurfaceroughnessareestablishedbytheleast—squaresregressionmethod．Andtheeff．ectofcuttingpa—rametersoncuttingforceandsurfac

3、eroughnessisstudied．TheresearchresultsindicatethatcuttingdepthhashighlyobViousinfluenceonsurfaceroughness，followedbycut—tingspeedandf-eedrate；Feedrateisthemaininfluencefactorofthesurfaceroughness，followedbycuttingdepthandcuttingspeed．Keywords：SuperallOyHigh—speedmillingCut-tingforceSurfacerough

4、ness高温合金GH4169是一种时效硬化的镍一铬一铁基变形合金，具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化和耐腐蚀性能，在600～1000℃的高温氧气环境和燃烧腐蚀条件下能够长时间承受较大的应力，在航空航天领域占有很重要的地位，是火箭发动机和航空喷气发动机中的关键材料。但由于GH4169在一定温度范围内仍能保持相当高的强度和韧性，而且导热率很低，加上大量金属问化合物的作用，成为最难加工的材料之一11。1。高速切削加工技术由于具有生产效率高，切削过程中的热量传导少，切削力小，以及能提高加工精度和表面质量等优点，越来越广泛地应用于GH4169零部件的加_丁【4。l。国内外学者对高温合金的高速铣削

5、技术进行了多方面的研究。Ng等ml研究了不同涂层刀具在干式切削68航空制造技术·2014年第14期条件下高速铣削Inconel718的切削性能；Altin等p】利用不同形状陶瓷刀具对Inconel718进行了切削试验，研究了切削过程中刀具的磨损形态；季德生等『8】利用涂层硬质合金刀具对Inconel718进行了高速正交车削试验，研究了切削参数对切削力的影响规律；肖茂华等【91利用陶瓷刀具对镍基高温合金进行了高速车削试验，主要分析了刀具的沟槽磨损情况。然而，目前国内对于高温合金GH4169的高速切削性能的研究还不多，尤其是新型涂层刀具高速铣削GH4169的研究更少。本文采用正交试验法，

6、使用TiAlN涂层硬质合金刀片进行了高温合金GH4169的高速铣削试验，建立了铣削力和表面粗糙度的经验公式，分析了高速铣削条件下切削参数对铣削力和表面粗糙度的影响规律。1GH4169高温合金高速铣削正交试验1．1试验条件试件材料为高温合金GH4169，长方体，几何尺寸为225mm×90mm×30mm；试验机床选用乔福VMc850立式数控加工中心，最大功率为22kw，主轴最高转速为8000r／min；刀具选用SANDVIK公司生产的R300—052c5一12M镶片式立铣刀，刀体直径为西52mm，可安装4个圆形刀片；刀片选用SANDVIK的TiAlN涂层硬质合金铣刀片，刀片直径为12mm

7、，牌号为R300一1240E—PL；试验中采用两刃端面铣削，铣削方式为顺铣，采用乳化液冷却。刀体和刀片如图1所示。图1刀体和刀片照片Fig．1PhOtOsofcutterbOdyandcuttingtip学术论文RESEARCH合金GH4169时，3个方向铣削力受切削深度口。的影响最大，其次为切削速度v。和进给量．f。z轴方向铣削力易远大于X和y轴方向的力FY、F，。图4为．￡=O．04mrn／z，1，，=110耐min时铣削力随切削深度的变化曲线。从图中