高温合金切削用PCBN刀具设计及其性能评价

【摘要】镍基高温合金由于具有良好的高温性能而广泛地应用在航空航天、船舶、核电及石油化工等行业中。目前其精加工工艺采用涂层硬质合金刀具，但在切削过程中，切削力较大、切削温度高等导致了刀具寿命短。PCBN由于耐磨性好、高温硬度大等特点而成为切削高温合金最具潜力的刀具材料之一，本文为PCBN刀具切削高温合金提出理论支撑和技术指导，开展以下研究：为了减少PCBN刀具设计过程中的试验量，本文通过研究PCBN刀具特点并分析现有刀具设计方法，提出了新PCBN刀具设计方法：以连续和断续切槽加工试验为刀具材料和几何参数的基础试验，然后通过计算含有刀具特征的切削微元后还原到目标刀具，并且对新刀具进行验证。这个方法可以在一定程度上减少试验，并还可以保证一定的准确性。刀具材料、刃口以及切削角度对PCBN刀具性能影响非常大。本文首先采用有限元分析方法，研究钝圆切削刃（钝圆半径）和负倒棱切削刃（倒棱宽度、倒棱角度、钝化半径）对切削力、切削温度、工件残余应力的影响规律，仿真结果表明：倒棱刃口的倒棱宽度不易超过0.35mm，倒棱角度不易大于35°；然后，试验研究不同PCBN材料刀具的磨损形式和规律，结果表明，PCBN后刀面前期主要表现为边界磨损，后期则表现为刀面磨损，并且高CBN含量、金属基结合剂的PCBN刀具更适合切削加工高温合金。再次，试验中对比不同刃口参数与切削角度对比切削力、切屑控制、刀具破损的变化规律，结果显示，在刃口参数中，倒棱宽度增加，刀具抗破损性能增加；在刀具切削角度中，主偏角对切削力的影响最大，后角对刀具切屑控制性能的影响较大，径向前角对刀具破损抗破损性能的影响大。为了全面科学的评价PCBN刀具性能，本文通过研究现有刀具评价体系和PCBN刀具性能评价主要指标，提出了切削高温合金用PCBN刀具性能评价体系，其评价次序依次为：评价刀具抗破损性能，评价切屑控制性能，评价刀具抗磨损性能，评价加工质量、加工效率、加工的经济性以及加工精度等综合性能。通过这一体系可以判断PCBN刀具是否适合加工高温合金。
【作者】计伟；
【导师】刘献礼；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，机械制造及其自动化，2013，硕士
【关键词】高温合金；PCBN刀具；刀具材料；刀具几何参数；切削性能评价；

【参考文献】
[1]李涛.营运车辆驾驶人适宜性检测综合指标与交通事故相关性研究[D].长安大学,载运工具运用工程,2014,硕士.
[2]张超.智能卡操作系统的移植与实现[D].济南大学,计算机技术,2012,硕士.
[3]张洁.神东煤炭集团发展战略研究[D].西安科技大学,项目管理,2014,硕士.
[4]司瑶冰.呼和浩特市大气污染物变化特征及空气质量预报方法研究[D].南京气象学院,气象学,2003,硕士.
[5]王占宇.欧榘甲思想研究[D].湖北大学,中国近现代史,2012,硕士.
[6]殷亮.四个中性高分子在有机溶剂中的层层组装和多层膜的溶解性质[D].吉林大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[7]杨崎峰.蔗渣蒸汽爆破法制浆工艺及其机理研究[D].广西大学,制浆造纸工程,2004,硕士.
[8]卢启臣.基于屏拷技术的机房辅助教学系统的设计与实现[D].华南理工大学,计算机技术,2012,硕士.
[9]刘璋.基于结构特征的音乐重构关键技术研究[D].清华大学,2013.
[10]任智丹.贝多芬《C小调钢琴三重奏》Op.1 No.3演奏解析[D].中央音乐学院,器乐伴奏,2012,硕士.
[11]彭小丽.CFRP加固火灾后钢筋混凝土梁抗剪性能的试验研究[D].华侨大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[12]马家曦.形成诉权理性之研讨[D].西南政法大学,诉讼法学,2012,硕士.
[13]宋兴彬,徐力,王刚.数据挖掘技术在税务系统中的应用[J].山东电子,2001,02:2-4.
[14]屈月月.热网可靠性评价方法的研究[D].哈尔滨工业大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[15]杨婵丽.缩氨基硫脲类螯合剂抑制胞内超氧化物歧化酶1活性的研究[D].华中师范大学,无机化学,2013,硕士.
[16]王清风.基于复杂适应系统理论的高校学生管理模式研究[D].太原科技大学,科学技术哲学,2014,硕士.
[17]陈信钢.文化体制改革视野下统战文化研究[D].福建师范大学,中共党史,2013,硕士.
[18]张华春,谭民.状态反馈控制系统的容错控制器设计[J].控制与决策,2000,06:724-726+730.
[19]林敏洁.统计与计算机网络研究[J].商场现代化,2005,03:75-76.
[20]杨博.新疆黄山地区基性—超基性岩的成矿成晕研究[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2014,硕士.
[21]张念.中国特有小型猪内源性反转录病毒检测及变异特征研究[D].吉林大学,预防兽医学,2013,硕士.
[22]邱雪芹.机器人微创手术器械研制及手术操作性能分析[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[23]于滨滨.和谐社会视角下国有企业思想政治工作路径研究[D].北京交通大学,2009.
[24]田孟鲁.侧向刚度比对平面不规则带梁式转换层结构扭转效应的影响[D].兰州理工大学,结构工程,2013,硕士.
[25]张敏.论肺与大肠的“相合”与“相表里”[D].福建中医药大学,中医基础理论,2013,硕士.
[26]王都.明中叶四明诗人张琦生平与诗文创作研究[D].浙江大学,中国古代文学,2012,硕士.
[27]马丹丹.甘露糖结合凝集素与炎症因子及其相互关系对2型糖尿病及其相关血管并发症发生、发展影响的研究[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[28]刘冲.自适应教育超媒体系统的研制与实现[D].东北农业大学,2002.
[29]汤震宇.股东派生诉讼的法律问题研究[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[30]李文婷.环上的软同余和模糊软同余[D].西北大学,计算数学,2014,硕士.
[31]李向强.中三角旅游经济发展差异与一体化战略研究[D].华中师范大学,人文地理学,2014,硕士.
[32]崔灿.基于GIS的作物生境适宜性评价研究[D].华中师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[33]马玲.捕食—被捕食模型的协同学研究及数值模拟[D].辽宁工程技术大学,应用数学,2012,硕士.
[34]柳会.应用技术类高校学生的专业满意与职业选择研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[35]欧阳琳.HDAC5在NOD鼠脾CD4~+T细胞中的异常表达与糖尿病肾病的关系[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[36]姚淑慧.中学历史教学与健全人格培养[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.
[37]李万超.船舶操纵模拟器中拖轮子系统的研究[D].大连海事大学,交通信息工程及控制,2004,硕士.
[38]马强.独立焦化企业原料煤库存策略研究[D].首都经济贸易大学,企业管理,2014,硕士.
[39]丰霞.基于公共治理视角下对农村“留守儿童”问题研究[D].贵州财经大学,行政管理,2013,硕士.
[40]唐燕佳.气体射流对气固流动与反应过程影响的数值模拟[D].哈尔滨工业大学,动力工程及工程热物理,2014,硕士.
[41]焦毅媛.基于TD煤炭专网定位服务器的设计与实现[D].西安科技大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[42]叶晖.效能监察视角下的治庸问责研究[D].华中师范大学,行政管理,2012,硕士.
[43]刘永华.《红楼梦》、《歧路灯》和《儒林外史》中的“与”和“给”[D].河南大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[44]江帆.集群犯罪形成机制与预防研究[D].上海大学,刑法学,2014,硕士.
[45]陈静.π尺校准规范的研究制定[D].河北大学,控制工程,2013,硕士.
[46]杨爽.互联网影响下的青少年偶像崇拜调查[D].东北师范大学,心理健康教育,2012,硕士.
[47]谢援柱.粉煤灰资源化及管理研究[D].大连理工大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[48]王哲,杨林.商业智能如何支持ERP?[J].软件工程师,2004,07:54-55.
[49]贺美琳.二级倒立摆控制算法的研究[D].内蒙古科技大学,控制工程,2014,硕士.
[50]唐彬.基于粗集理论的知识发现研究[D].安徽大学,2004.