刀片形状及乳化液处理对GH4169切削加工性的影响

论文摘要

镍基高温合金GH4169具有优良的热稳定性能及热疲劳性能,被广泛应用于航空、航天、舰船发动机及汽轮机制造中,但其切削加工性很差,使用量的增加与切削加工性差的矛盾变得更加突出。影响其切削加工性的因素很多,其中刀具材料及刀具几何参数、切削用量等的影响已有很多研究,而刀片几何形状及乳化液处理与否对其切削加工性的影响研究较少,故本文拟对此进行试验研究,以达到高效切削的目的。首先,在综述镍基高温合金GH4169切削加工性的基础上,提出了用圆形刀片切削GH4169的方案。为此进行了可转位车刀的设计制造,并进行了两种不同刀片形状可转位车刀的切削试验。然后,用研制的圆形车刀对GH4169在磁化处理乳化液、未处理乳化液及干切条件下进行了对比试验,通过采集主切削力F_C、表面粗糙度Ra、后刀面磨损VB及切屑形貌,分析磁化处理乳化液对切削加工性的影响;还进行了以主切削力F_C为目标函数的正交试验,分析了切削速度v_c、背吃刀量a_p、进给量f、处理时间t_v、浓度n_v、流量q_v对F_C的影响次序及影响程度,得到了最佳水平组合。再后,用研制的圆形车刀对GH4169在超声处理乳化液、未处理乳化液及干切条件下进行了对比试验,通过采集F_C、Ra、后刀面磨损VB及切屑形貌,分析了超声处理乳化液对切削加工性的影响;还进行了以F_C为目标函数的正交试验,分析了v_c、a _p、f、t_v、n_v、q_v对F_C的影响次序及影响程度,得到了最佳水平组合。最后,应用圆锥形毛细管模型和物理化学相关知识对乳化液磁化或超声处理后的冷却润滑机理进行了探讨。结果表明:乳化液处理后分子团粒径整体变小,其中粒径小于0.2μm所占比例明显增加,使得乳化液能够充分地进入到切削区的毛细管中形成润滑膜,有效地起到了冷却润滑作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外镍基高温合金GH4169 切削加工研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 可转位车刀的研制与切削试验
• 2.1 引言
• 2.2 可转位车刀结构设计
• 2.2.1 可转位车刀刀片选择
• 2.2.2 可转位车刀刀槽设计
• 2.3 两种可转位车刀的切削试验
• 2.3.1 切削试验系统
• 2.3.2 单因素切削试验
• 2.4 本章小结
• 第3章 乳化液的磁化处理及切削试验
• 3.1 引言
• 3.2 乳化液的磁化处理
• 3.3 乳化液磁化处理前后的切削试验
• 3.3.1 切削试验系统
• 3.3.2 切削试验方案
• 3.3.3 切削试验结果与分析
• 3.4 磁化乳化液的正交试验
• 3.4.1 正交切削试验设计
• 3.4.2 正交切削试验结果与分析
• 3.5 刀具磨损试验
• 3.5.1 切削试验系统
• 3.5.2 切削试验方案
• 3.5.3 试验结果与分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 乳化液的超声处理及切削试验
• 4.1 引言
• 4.2 乳化液的超声处理
• 4.3 乳化液超声处理前后的切削试验
• 4.3.1 切削试验系统
• 4.3.2 切削试验方案
• 4.3.3 切削试验结果与分析
• 4.4 超声乳化液的正交试验
• 4.4.1 正交切削试验设计
• 4.4.2 正交切削试验结果与分析
• 4.5 刀具磨损试验
• 4.5.1 切削试验系统
• 4.5.2 切削试验方案
• 4.5.3 试验结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 磁化与超声处理乳化液的冷却润滑机理探讨
• 5.1 引言
• 5.2 乳化液处理前后的粒径检测
• 5.2.1 磁化乳化液粒径检测结果分析
• 5.2.2 超声乳化液粒径检测结果分析
• 5.3 乳化液处理的作用机理探讨
• 5.3.1 磁化处理对乳化液分子团粒径的作用
• 5.3.2 超声处理对乳化液分子团粒径的作用
• 5.4 冷却润滑机理探讨
• 5.4.1 毛细管模型
• 5.4.2 磁化和超声处理乳化液冷却润滑机理探讨
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 主切削力Fc原始记录曲线
• 附录2 加工表面粗糙度Ra试验数据
• 附录3 乳化液处理前后的粒径检测数据
• 致谢