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300M超高强度钢高速车削加工表面质量的研究

张洪霞  
【摘要】:超高强度钢属于材料科学前沿和研究的热点,300M超高强钢是目前飞机结构中使用强度最高的一个钢种,大量应用于一些承力零件上,例如飞机起落架外筒、活塞杆等。国产300M钢是一种中碳低合金超高强度钢,其切削加工和磨削加工都很困难,而对于材料的加工表面质量有较高要求。由于300M超高强钢在切削过程中体现出的切削力大、切削温度高等特点,使得工件的已加工表面质量较差,使其成为了典型的难加工材料。本文结合300M超高强度钢切削试验和有限元仿真对切削过程进行研究,研究切削参数和刀具几何参数对已加工表面质量的影响。论文的主要研究内容包括: 首先,建立切削加工试验平台。采用单因素试验方法,选用硬质合金刀具和陶瓷刀具分别研究切削速度、进给量、背吃刀量、圆弧半径的变化对表面粗糙度的影响规律。采用四因素四水平的正交试验设计方法建立切削加工300M钢的表面粗糙度和切削力的数学模型,并对模型和模型系数进行F检验和t检验的验证。然后基于DPS软件系统对切削参数进行优化。 然后,通过单因素试验并采集样本后,进行300M超高强度钢表面加工硬化和残余应力的实验研究。研究切削速度、进给量、背吃刀量对切削力的影响、切削加工300M钢表面加工硬化的影响及其沿层深的分布规律,总结其加工硬化程度规律;研究进给量、背吃刀量、切削速度对300M钢表面层残余拉压应力的大小及其分布规律、沿层深方向的分布规律及其作用层深度影响。 最后,运用模拟仿真软件Advantedged对切削过程进行模拟,根据模拟结果得出Al2O3陶瓷刀具和CBN刀具前角、后角、钝圆半径对切削力、切削温度、残余应力的影响大小,对比分析两种刀具对300M钢的切削加工性,根据模拟结果优选出合理的刀具前角、后角、钝圆半径。为生产实践提供参考依据。


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