低温微量润滑高速铣削SiCp/Al复合材料刀具磨损机理研究

作     者：刘建 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张慧萍

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：低温微量润滑 SiCp/Al复合材料 PCD刀具磨损机理 刀具磨损预测模型 Deform有限元仿真 

摘      要：低温微量润滑(Cryogenic Minimum Quantity Lubrication—简称:CMQL)技术属于新型绿色的切削加工技术,该技术是将低温冷风与微量润滑(CMQL)有效地结合,能够高效地降低切削温度、缓解刀具磨损及延长刀具的寿命。Si Cp/Al复合材料拥有优良的导热性、高的比强度、比刚度等性能,被广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域。Si Cp/Al复合材料中含有增强相Si C颗粒,导致工件表面质量差、刀具磨损严重。本文主要将低温微量润滑技术与高速切削难加工材料结合,针对采用PCD刀具在低温微量润滑切削条件下高速铣削Si Cp/Al复合材料的刀具磨损进行了研究,为低温微量润滑技术在实际切削中的应用提供了理论依据。1)将刀具磨损量与工件表面粗糙度作为评价标准,采用不同刀具粒度及几何参数进行低温微量润滑高速铣削Si Cp/Al复合材料的对比试验,选出适合切削的刀具和刀具几何参数;进行低温微量润滑工艺参数的单因素试验,选出CMQL最优的工艺参数;分析低温微量润滑技术对刀具耐用度的影响。2)利用优选的CMQL工艺参数,进行CMQL高速铣削Si Cp/Al复合材料的单因素试验,研究不同铣削参数对刀具磨损的影响,通过超景深显微镜和扫描电镜对磨损后铣刀片的前、后刀面进行分析,结合拉曼光谱检测等方法,探究刀具磨损原因及其磨损机理。3)基于刀具磨损试验结果,选取适宜的铣削参数进行刀具磨损正交试验,利用刀具磨损的经验公式,建立Si Cp/Al复合材料刀具磨损的预测模型,并对模型及系数进行显著性的检验;基于遗传算法原理,将金属去除率最高时的刀具磨损量最小作为目标函数,对铣削参数进行优化。4)采用Deform仿真软件模拟CMQL切削环境下高速铣削Si Cp/Al复合材料的概况,将仿真与试验的前后刀面的磨损形貌及磨损量进行对比分析,结合切削温度场进一步对刀具磨损进行仿真模拟预测。