华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (5): 32-44.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.240390
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靳淇超1,2 李军1 汪亮亮3 谭海兵3 李福林4 付锐4 孟令超4 郭磊1
1.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室,陕西 西安 710064;
2.中国航发西安航空发动机有限公司,陕西 西安 710021;
3.中国航发四川燃气涡轮研究院, 四川 成都 610500;
4.北京钢研高纳科技股份有限公司, 北京 100081
JIN Qichao1,2 LI Jun1 WAN Liangliang3 TAN Haibing3 LI Fulin4 FU Rui4 MENG Lingchao4 GUO Lei1
1. Key Laboratory of Road Construction Technology and Equipment of MOE, Chang’an University, Xi’an 710064, Shaanxi, China;
2. AECC Xi’an Aero-engine Ltd., Xi’an 710021, Shaanxi, China;
3. Sichuan Gas Turbine Establishment Aero Engine Corporation of China, Chengdu 610500, Sichuan, China;
4. GaoNa Aero Material Co., Ltd., Beijing 100081, China
摘要:
为揭示GH4198高温合金锯齿形切屑成形机理,并通过理论模型预测其切屑形貌。开展直角切削实验,再基于滑移线场模型预测切屑的几何形状,分析切削参数对切屑成形的影响。提出考虑刀具钝圆的三阶段锯齿形切屑形成模型,建立二维正交切削的热力耦合有限元模型,并通过实验数据验证有限元模型的合理性。基于切屑形成仿真过程的应力、等效塑性应变和温度等变化,分析切屑锯齿成形的机理。结果发现剪切角随着切削速度和进给量的升高而增大,切屑厚度随着切削速度的升高而减小。切削速度为10~30m/min,切屑厚度预测值的相对误差为4.20%~24.73%,切削力仿真预测值的相对误差为4.19%~9.14%;最大切屑厚度压缩比分别为3.19、2.78和2.26,锯齿化程度分别为0.20、0.36和0.58。当切削速度为30m/min时,切屑出现明显裂纹,且锯齿齿形整体倾斜。进给量为0.05~0.15mm/r,切屑厚度预测值的相对误差为5.07%~17.66%,切削力仿真预测值的相对误差为6.42%~14.23%;最大切屑厚度压缩比分别为2.82、2.78和2.61,锯齿化程度分别为0.12、0.36和0.42。通过滑移线场模型能有效的预测切屑厚度随切削参数变化的规律;随切削参数增大,切屑厚度压缩比呈减小趋势,锯齿化程度增大且增大趋势逐渐减缓;根据有限元仿真分析了刀具钝圆半径对切屑成形的影响,验证了锯齿形切屑形成理论模型的有效性,为提高加工表面完整性提供理论依据和实践指导。