基于切削力的镍基高温合金曲面高速铣削工艺参数优化研究

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镍基高温合金的切削过程存在着切削温度高,刀具磨损严重,切削力较大的特点,是一种典型的难加工材料。很多运用在航空航天领域的零件如涡轮盘、涡轮叶片等因在高温、强腐蚀等恶劣条件下服役而多采用镍基高温合金材料。由于该类零件具有复杂的几何特征,因而在加工过程中材料去除率不恒定,引起切削力波动,对工艺系统振动和变形产生影响,最终影响零件的加工质量。因此,如何减小切削力波动以提高该类零件的加工质量是曲面加工领域一项亟需解决的问题。高速铣削具有切削速度高、切削力小的特点,为该类复杂曲面零件的高效、高质量加工提供了一种手段。本文以优化工艺参数为目标分别对高速铣削Incone1718曲面过程中的切削力、切屑形态和表面粗糙度进行研究,具体研究内容如下:首先,基于Incone1718正弦曲面,对高速铣削加工过程中切削力的大小及其波动特点进行研究。采用单因素实验的方法探索了高速铣削Incone1718曲面过程中切削力随主轴转速、轴向切深和每齿进给量的波动规律,并且研究在正弦曲面的加工中,曲率、凹凸性和主轴运动方向对切削力的影响情况,进而通过优化工艺参数使加工Incone1718曲面的切削力波动较小。实验结果有助于更好地了解曲面加工过程中的切削力波动情况,并为镍基高温合金曲面高速铣削的工艺参数优化提供依据。其次,通过测量在不同工艺参数下高速铣削Incone1718曲面过程中形成的切屑,研究主轴转速、轴向切深和每齿进给量对高速铣削Incone1718曲面中切屑形态的影响规律,利用在特征点下测得的粗糙度的平均值和最大值评价切削力波动和切屑面积对表面粗糙度的影响,通过对结果进行分析总结了切削力和切屑面积之间的关系,有利于加深对切屑形成机理的理解。最后,选取优化后的工艺参数加工具有不同几何特征的马鞍面,结果表明采用优化后的工艺参数所加工的马鞍面表面质量较好,说明优化后的工艺参数在加工不同几何特征的曲面上具有一定的适用性。
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