【摘 要】
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Cu-Nb合金超导线材由于具有超高的强度和良好的导电率被广泛应用于强脉冲磁场导体材料、核电、航空航天、石油石化等多个领域。无氧铜基体是影响超导线材性能的关键零件之一,其深孔钻削质量直接影响和Nb杆的配合度以及后续的Cu-Nb合金超导线材的安全性和导电率。由于无氧铜具有塑性大、硬度低、线膨胀系数大、导热系数大的特点,导致在深孔钻削时存在孔轴心线易偏斜、断屑难、排屑不畅和表面质量差等问题。基于此,本文
【基金项目】
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西安市科技计划项目(2JXJZZ0059);
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Cu-Nb合金超导线材由于具有超高的强度和良好的导电率被广泛应用于强脉冲磁场导体材料、核电、航空航天、石油石化等多个领域。无氧铜基体是影响超导线材性能的关键零件之一,其深孔钻削质量直接影响和Nb杆的配合度以及后续的Cu-Nb合金超导线材的安全性和导电率。由于无氧铜具有塑性大、硬度低、线膨胀系数大、导热系数大的特点,导致在深孔钻削时存在孔轴心线易偏斜、断屑难、排屑不畅和表面质量差等问题。基于此,本文将开展无氧铜超导线材深孔加工工艺研究。针对无氧铜基体的特点,分析无氧铜深孔加工过程中加工方式、切削力和刀具系统稳定性对孔轴心线偏斜的影响,建立了深孔钻削过程中孔轴心线偏斜方程;根据无氧铜材料的特点,制订无氧铜深孔加工工艺,实现无氧铜切屑的有效断屑与排屑。基于ABAQUS分析进给量、主轴转速两个关键因素对轴向力、扭矩和切屑形状的影响规律,结果表明:进给量一定,转速增大时,轴向力和扭矩会有小范围的减小;转速一定,进给量增大时,轴向力和扭矩增加的趋势明显;同时增大转速和进给量容易产生挤压饼状切屑,堵塞排屑通道,轴向力急剧增大;合理控制进给量和转速能够有效地控制切屑形状和轴向力。基于深孔钻削试验平台开展无氧铜深孔钻削、深孔镗削和深孔强力珩磨试验。在深孔钻削试验中,在不同进给量和转速的组合下获得细丝线状切屑、短切屑、挤压饼状切屑和薄状长切屑四种切屑,当进给量为0.05 mm/r,转速为255 r/min时获得的短切屑是最理想的切屑,平稳阶段的轴向力相对较小,孔轴心线偏斜量小。最后在深孔钻削之后进行深孔镗削和深孔强力珩磨来提高零件的加工质量,结果表明所获得的表面质量、尺寸精度和同轴度均满足设计要求。
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