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超高强度钢30Cr3SiNiMoVA高速铣削工艺参数优化研究

黄文斌  
【摘要】:超高强度钢因其优异的性能,广泛应用于航空航天等领域。但是它高强度、高硬度、低导热率的特点,使其成为一种难加工材料。传统加工超高强度钢,一般均采用粗加工切削和精加工磨削相结合的工艺方法,这样整个加工过程的工序多,装夹耗时长,加工效率低。同时,出于减轻重量和保证强度的需要,超高强度钢一般用于制造薄壁和精密零件,采用磨削加工很难同时满足加工质量和加工效率。因此,低下的生产效率和加工质量与不断增长的加工需求之间的矛盾,已构成超高强度钢在航空航天制造业中应用推广的主要瓶颈。 随着高速机床和刀具技术的发展,高速切削技术已进入难加工材料的领域。采用高速切削,不但能大大地提高加工效率,还能获得良好的加工质量。因此,采用高速切削,尤其是高速铣削,代替原来的磨削精加工,实现超高强度钢等难加工材料的精切代磨,成为近年来研究的热点。然而,作为一种新型加工方式,人们对高速切削加工的机理还没形成系统的认识,有待进一步的研究;同时,目前对高速铣削超高强度钢的研究还很少,可供参考的工艺参数选择还不多,这都制约了实际生产中超高强度钢加工工艺的优化。本文基于航空舵面超高强度钢零件的加工特点,结合加工现场的实际情况,通过有限元仿真和切削试验对30Cr3SiNiMoVA超高强度钢的高速侧铣加工性能进行研究,最终为本单位的生产提供指导性建议。 本文主要针对30Cr3SiNiMoVA的高速铣削加工性能进行研究,探求适合此种超高强度钢加工的工艺参数,主要包括以下三方面内容: (1)基于有限元仿真技术,研究低合金超高强度钢材料30Cr3SiNiMoVA在高效精密铣削加工条件下切削加工机理。 (2)基于切削加工试验,研究低合金超高强度钢材料30Cr3SiNiMoVA在高效精密铣削加工条件下的铣削力、铣削振动等动态性能指标和表面粗糙度的变化规律。寻求合理的切削参数以达到最佳的切削效果。 (3)基于切削加工试验和有限元仿真技术,进一步研究低合金超高强度钢30Cr3SiNiMoVA舵面零件的高效精密铣削加工工艺优化,主要包括加工方式优化(端铣和侧铣的比较)、切削参数优化、装夹优化等方面。


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