【摘 要】
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高温合金材料是航空航天发动机快速发展的重要组成部分,主要用于燃烧室、导叶和涡轮叶片等零件,用量占整个发动机的40%~60%。而镍基高温合金是推动航空发动机发展的最为关键的结构材料,由于其切削加工性和导热性较差,在加工高精度深孔镍基零部件时,需频繁更换加工刀具。本文针对镍基高温合金难加工问题,开展镍基合金机加工特性研究,主要包括以下几个方面:首先,基于镍基高温合金加工机理,建立了枪钻加工过程中的三维
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“枪钻加工镍基合金微细深孔非线性动力学研究”; 国家自然科学基金项目(52005456)
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高温合金材料是航空航天发动机快速发展的重要组成部分,主要用于燃烧室、导叶和涡轮叶片等零件,用量占整个发动机的40%~60%。而镍基高温合金是推动航空发动机发展的最为关键的结构材料,由于其切削加工性和导热性较差,在加工高精度深孔镍基零部件时,需频繁更换加工刀具。本文针对镍基高温合金难加工问题,开展镍基合金机加工特性研究,主要包括以下几个方面:首先,基于镍基高温合金加工机理,建立了枪钻加工过程中的三维力学模型,对切削力进行了数值计算,分析了刀具内外角、内外切削刃宽度与径向力之间的关联机制,给出了枪钻几何参数对切削力的影响规律。其次,基于GH4169镍基高温合金建立了钻削有限元模型,对钻削过程中力学行为进行了数值模拟。为阐明影响枪钻轴向力和扭矩的的主次因素,设计三因素三水平正交试验。通过正交试验数据进行多元回归分析,建立了钻削镍基合金小孔轴向力和扭矩的预测模型,分析了加工参数对轴向力和扭矩的影响规律,并给出了仿真试验最优方案。同时,为探究切削热对切削力的影响行为,建立了热力耦合模型,分析了枪钻钻削镍基高温合金过程中钻头的温度分布规律,确定了较优的加工参数范围:同一主轴转速下,进给速度为0.1~0.3mm/s。最后,根据实际加工试验对上述建立的有限元模型进行验证,确定了进给速度对轴向力和扭矩影响最大,转速影响次之。适当提高转速,可减小轴向力和扭矩,并给出了改善钻削性能的方案。
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