大型筒節(jié)零件高效切削及刀具技術(shù)研究.pdf

1、大型筒節(jié)毛坯為自由鍛造而成，其直徑最大可達(dá)7m以上，最大高度達(dá)6.4m，單件重達(dá)200多噸。大型筒節(jié)毛坯鍛件表面加工條件非常惡劣，其荒加工過(guò)程中材料去除量高達(dá)50％，切削深度αp更是達(dá)到30mm，其材料采用高溫高強(qiáng)度鋼2.25Cr-1Mo-0.25V，切削過(guò)程中不同切削參數(shù)會(huì)產(chǎn)生剛度極高且形念各異的大型切屑，切屑的折斷需要很大的機(jī)械載荷。因此，切屑的每次折斷均會(huì)給刀片造成機(jī)械沖擊。切削過(guò)程中由工件表面的鍛造缺陷和大型切屑折斷瞬間所引起的

2、沖擊載荷以及工件表面的金屬硬化物等均會(huì)引起硬質(zhì)合金車刀發(fā)生沖擊破損（沖擊斷裂和疲勞斷裂）以及高溫力學(xué)性能失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。
　　針對(duì)大型鋸齒形切屑生成特點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用有限元仿真及切削實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，深入分析重型切削特點(diǎn)及大型切屑形式與卷曲過(guò)程，借助掃描電鏡觀察，揭示大型切屑形成機(jī)理;通過(guò)應(yīng)用有限元仿真分析大型切屑卷曲過(guò)程，明確其折斷位置范圍，建立大型切屑折斷載荷力學(xué)模型，定量描述其折斷載荷大小及分析影響模型精確度的相關(guān)因素，并通

3、過(guò)切削實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性及可靠性。
　　針對(duì)重型切削過(guò)程中硬質(zhì)合金車刀易產(chǎn)生沖擊斷裂的問(wèn)題，應(yīng)用機(jī)械沖擊理論從沖擊載荷角度分析重型硬質(zhì)合金車刀沖擊斷裂產(chǎn)生的原因，并確立其產(chǎn)生沖擊斷裂的臨界條件;采用數(shù)值描述結(jié)合有限元仿真的方法，分析研究重型硬質(zhì)合金車刀沖擊斷裂產(chǎn)生機(jī)理及破損形式，并通過(guò)沖擊實(shí)驗(yàn)揭示硬質(zhì)合金抗沖擊強(qiáng)度的尺度特性。
　　針對(duì)重型硬質(zhì)合金車刀發(fā)生疲勞失效現(xiàn)象。通過(guò)疲勞實(shí)驗(yàn)，提出動(dòng)態(tài)載荷下硬質(zhì)合金疲勞斷裂產(chǎn)生機(jī)制;

4、通過(guò)斷續(xù)切削實(shí)驗(yàn)，研究分析導(dǎo)致硬質(zhì)合金車刀疲勞行為產(chǎn)生的本質(zhì)原因，提出預(yù)防硬質(zhì)合金車刀過(guò)早出現(xiàn)疲勞的措施。
　　針對(duì)重型切削過(guò)程中由高溫引起的硬質(zhì)合金車刀力學(xué)性能失穩(wěn)問(wèn)題。對(duì)重型車削過(guò)程中的切削熱產(chǎn)生與影響進(jìn)行研究。通過(guò)有限元仿真分析，揭示重型切削過(guò)程切削熱產(chǎn)生機(jī)制;采用溫升實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)硬質(zhì)合金硬度與溫變的關(guān)系進(jìn)行分析，研究硬質(zhì)合金車刀硬度的溫變規(guī)律;通過(guò)熱沖擊和熱膨脹實(shí)驗(yàn)，研究熱沖擊對(duì)硬質(zhì)合金車刀力學(xué)性能的影響，并明確重型切削最

5、高溫度范圍。
　　提出一種基于圖像處理技術(shù)的大型筒節(jié)毛坯鍛件荒加工過(guò)程車刀切削行程計(jì)算和沖擊壽命評(píng)價(jià)方法，并明確該方法的限定條件;綜合分析筒節(jié)荒加工過(guò)程特點(diǎn)，提出實(shí)現(xiàn)大型筒節(jié)高效加工的技術(shù)措施。
　　本文采用硬質(zhì)合金車刀，以重型筒節(jié)材料高溫高強(qiáng)度鋼2.25Cr-1Mo-0.25V鋼的切削過(guò)程為研究對(duì)象，通過(guò)理論分析、數(shù)值計(jì)算模擬以及高溫性能實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，在大型切屑折斷力學(xué)、硬質(zhì)合金車刀沖擊斷裂、疲勞斷裂、高溫力