高速切削淬硬鋼已加工表面白層和殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高速切削技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種高效的先進(jìn)制造技術(shù)，在淬硬鋼等難加工材料的精密加工方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。高速干硬切削可以獲得較高的尺寸精度，但是，加工表面產(chǎn)生的白層和殘余應(yīng)力對(duì)零件的使用性能和使用壽命有很大影響，成為制約高速干硬切削發(fā)展與推廣的重要因素。因此，對(duì)高速干硬切削加工表面白層和殘余應(yīng)力的形成機(jī)理及建模預(yù)測(cè)進(jìn)行系統(tǒng)地研究，具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以GCr15淬硬鋼(HRC62)為研究對(duì)象，建立了高速切削有限

2、元模型，研究了高速干硬切削加工表面白層的形成機(jī)理，建立了基于形成機(jī)理的表面白層厚度的預(yù)測(cè)模型，基于熱-彈塑性有限元理論預(yù)測(cè)了加工表面殘余應(yīng)力的分布。為研究切削機(jī)理、優(yōu)化切削參數(shù)提供理論依據(jù)，也為高速干硬切削技術(shù)的推廣提供技術(shù)支持。
　　論文運(yùn)用有限元軟件ABAQUSTM建立了高速切削GCr15淬硬鋼有限元模型，并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬，通過(guò)切削力和切屑形態(tài)的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比，驗(yàn)證了模型的可行性。
　　利用掃描電子顯微鏡(SEM)

3、、X射線(xiàn)衍射分析(XRD)和電子探針(EPMA)等材料微觀分析手段，研究了高速切削加工表面白層的形成機(jī)理。微觀分析表明，白層的微觀組織中包含隱晶馬氏體、殘余奧氏體和碳化物，這是由于加工表面材料發(fā)生快速二次淬火導(dǎo)致的。
　　基于材料學(xué)和熱力學(xué)基本理論，對(duì)高速切削中合金元素、應(yīng)力、應(yīng)變等因素耦合影響下的奧氏體相變溫度進(jìn)行了理論推導(dǎo)。結(jié)果表明，在上述多因素的耦合影響下，高速切削中實(shí)際相變溫度低于名義相變溫度。
　　根據(jù)計(jì)算出的高速

4、切削中的奧氏體相變溫度和有限元模擬結(jié)果，建立了基于形成機(jī)理的白層厚度的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)切削參數(shù)對(duì)白層厚度的影響規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。結(jié)果顯示，隨著切削速度的增加，白層厚度先增大，然后略微減少，最后趨于平緩;切削厚度和后刀面磨損的增加都會(huì)使白層厚度增加;負(fù)倒棱長(zhǎng)度在小于切削厚度范圍內(nèi)增加時(shí)會(huì)增大白層厚度，負(fù)倒棱長(zhǎng)度大于切削厚度時(shí)，白層厚度不再隨其變化。
　　最后，基于熱-彈塑性理論分析了高速切削中殘余應(yīng)力的形成機(jī)理，利用有限元軟件AB