镍基高温合金的切削性能及切削参数优化

镍基高温合金具有导热性极差、加工硬化倾向大、硬质点多的特点,非常难以进行切削加工,如何提高镍基高温合金的切削加工性能一直是航空航天以及其它制造行业迫切需要解决的问题。本文通过对镍基高温合金GH4133B车削试验和数学优化模型研究,来获取合理的切削参数。 由于缺乏难加工材料的切削参数,先运用模糊综合评判对材料GH4133B的切削加工性进行评定,从而知道其加工的难易程度属于几等级,为合理的选用切削参数提供依据。 切削力是研究切削机理,计算功率消耗,机床、刀具、夹具的设计,制定合理的切削用量,优化刀具几何参数的主要依据;表面粗糙度是评价工件已加工表面质量的最主要参数,是反映零件表面上微观几何形状误差的一个重要指标,对工件的使用性能有多方面的影响;GH4133B是典型的难加工材料,切削效率低、刀具磨损严重,提高GH4133B的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。因此研究切削力,已加工表面粗糙度及刀具磨损有着极重要的现实意义。 采用CNMG120408-23 1005硬质合金刀具对GH4133B进行粗加工切削力和表面粗糙度试验。根据实验结果,分析了切削参数对切削力和表面粗糙度的影响,选出了合适的切削参数。并对切削力和表面粗糙度分别建立了基于经验公式模型和基于MATLAB神经网络的模型,为工程技术人员在加工对象已经明确,制定加工方案时,提供切削力大小,从而可控制切削力对加工的影响;提供表面粗糙度大小,从而可对制造过程质量的控制,降低废品率和加工成本。 通过CC670陶瓷圆刀片干高速车削镍基高温合金GH4133B的实验,研究了切削速度、进给量和切削深度对刀具耐用度的影响规律,给出了合理的切削参数和刀具的主要磨破损形式。结果表明,陶瓷刀具高速切削镍基高温合金时,刀具主要的失效形式是沟槽磨损、前刀面磨损、后刀面磨损、崩刃,前刀面的磨损经常与后刀面的磨损相贯通,造成切削刃的破坏。 在实验的基础上,联系实际加工生产情况,建立以最高生产率和最低成本为目标函数的参数优化数学模型,并利用Matlab优化工具箱求得合理的切削参数。