镍基合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。在镍基高温合金中Inconel 718的应用最为广泛,属于典型的难加工材料,加工过程中存在切削力大、切削温度高、加工硬化倾向大以及刀具磨损严重等问题。随着高速切削加工技术的推广应用,镍基高温合金的高速切削加工近年来也成了国内外研究的热点。本文以Inconel 718为试验材料,研究了PVD涂层硬质合金刀具高速车削镍基高温合金的切削力、表面粗糙度、切屑形态以及刀具寿命和磨损机理。同时研究了Inconel 718与硬质合金刀具材料对偶时的摩擦磨损特性。为了进一步研究高速切削Inconel 718的切削机理,应用有限元软件DEFORM-2D模拟了高速切削Inconel 718的切削过程,分析了切削速度对切削温度、切削力和剪切角的影响规律以及切削过程中刀具和工件的应力场分布情况。通过以上研究可以为高速切削镍基合金提供合理的切削参数,并为研制加工镍基合金的新型刀具材料和提高刀具寿命提供借鉴。涂层硬质合金刀具高速车削镍基高温合金的车削试验结果表明:切削参数对切削力和表面粗糙度的影响规律相似,均是进给量影响最大,切削深度次之,切削速度最小。故用涂层硬质合金刀具精车Inconel 718时,采用小进给量、小切削深度、高切削速度可以得到小的切削力和表面加工质量。Inconel 718切屑的微观形态在低速下呈带状,高速下由于发生了绝热剪切导致切屑为锯齿状。随着切削用量的增加,刀具寿命缩短。在干切状态下,切削深度对刀具寿命影响最大。乳化液冷却下,刀具寿命有很大提高,约为干切条件下的3倍。采用扫描电子显微镜SEM和能量分散光谱EDS扫描,对刀具的损坏形态和损坏机理进行了研究,结果表明刀具损坏形式是前刀面磨损、后刀面磨损、剥落和崩刃。刀具损坏机理主要是粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损和扩散磨损等。Inconel 718与硬质合金对偶的摩擦磨损试验表明:摩擦副的摩擦系数随着载荷的增大而减小,随滑动速度的增大而增大。磨损机制主要为粘结磨损、磨粒磨损和氧化磨损。有限元仿真结果表明:切削力随着刀具的切入先迅速线性增大,然后趋于稳定,切削力随切削速度的增大呈下降趋势。切削温度的最高点总是位于前刀面上距离刀刃不远的地方。最高切削温度随着切削速度的增大而增高。最大刀具等效应力出现在前刀面上切削刃的周围,工件上最大等效应力出现在第一变形区。切削过程中,剪切角随切削速度的增加而增大。