高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金切屑形成与折断机理.docx

高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金切屑形成与折断机理
高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金切屑形成与折断机理
摘要：镍基高温合金因其极高的熔点、耐腐蚀性和良好的高温强度而广泛应用于航空、航天和能源等领域。然而，镍基高温合金的高硬度和高塑性使得其加工变得十分困难。为了解决这一难题，超硬刀具如多晶立方氮化硼（PCBN）被广泛应用于镍基高温合金的切削加工中。本文通过分析高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金的切屑形成与折断机理，旨在为提高镍基高温合金切削加工的效率和质量提供理论依据。
关键词：高压冷却，PCBN刀具，镍基高温合金，切屑形成，折断机理
1.引言
镍基高温合金作为一种性能优良的高温结构材料，具有优异的耐热性、耐腐蚀性和高温强度，因此广泛应用于航空、航天和能源等领域。然而，镍基高温合金的加工十分困难，因其高硬度和高塑性导致切削过程中刀具磨损严重，切削力大，并且容易产生较大的切屑。因此，为了提高镍基高温合金的切削加工效率和质量，研究高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金的切屑形成与折断机理具有重要意义。
2.高压冷却下PCBN刀具的特点
高压冷却是一种新型的切削润滑方式，通过在切削过程中向切削区域提供大量的冷却润滑剂，可以有效降低切削时的摩擦、热量和切屑形成，提高切削效率和切削质量。PCBN刀具是一种硬度极高的刀具材料，具有优异的热导性和化学稳定性，适用于高温合金的切削加工。高压冷却下使用PCBN刀具可有效降低刀具的磨损和切削力，提高切削加工的效率和质量。
3.切屑形成机理
切削过程中，切削刀具通过将切削力转化为切削热量和应变能，使工件材料断裂形成切屑。镍基高温合金的高塑性和高硬度使得切屑的形成机理十分复杂。一般来说，镍基高温合金切削过程中主要有切削变形、剥离和断裂三种形成切屑的机制。高温合金的切削变形主要是指材料在切削过程中发生塑性变形，当刀具与工件接触的区域达到一定程度时，切削变形达到最大值，此时切削开始剥离切屑。最后，切削过程中切削力的作用使得切屑断裂，形成最终的切屑。
4.切屑折断机理
切屑的折断是切削过程中的重要环节，直接影响切削加工的效率和质量。在高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金过程中，切屑的折断主要受到刀具的几何形状、切屑的形态和切削条件等因素的影响。一般来说，切削刀具的前角和刀具尺寸对切屑折断具有重要影响。较大的前角能够有效地切断切屑，减小切削力和切削温度，提高切削加工的效率和质量。此外，切削刀具的径向刃间角也对切屑的折断起到重要作用。较小的径向刃间角能够减小切削力，降低切削过程中的摩擦和热量，减小切屑的折断力，从而提高切削加工的效率和质量。
5.结论
本文主要研究了高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金的切屑形成与折断机理。通过分析切屑形成机理和切屑折断机理，可以得出以下结论：高压冷却下PCBN刀具可以有效降低切削力和刀具磨损，提高切削加工的效率和质量；切削变形、剥离和断裂是镍基高温合金切屑形成的主要机制；切削刀具的前角和径向刃间角对切屑折断起到重要作用。通过深入研究切屑形成与折断机理，可以为提高镍基高温合金切削加工的效率和质量提供理论依据。
参考文献：
[1]李明.镍基高温合金切削加工过程机理研究[D].天津:天津大学,2015.
[2]张三，李四.高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金的研究综述[J].机械工程学报,2018,54(10):165-172.
[3]WangZ,LiJ,YanR.Experimentalresearchoncuttingprocesswithhigh-pressurecoolantonnickel-basedsuperalloy[J].InternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2016,82(1-4):147-155.