高温合金材料因其强度高、质量轻等优良力学性能,被广泛应用于航空航天等领域。然而,由于高温合金材料各向异性的特征,使其在加工过程中易出现毛刺等缺陷,严重影响其加工精度,特别是孔加工;另外,材料导热性差且硬度高,这些特点导致其在加工时刀具磨损严重;这些问题的存在严重影响着高温合金材料在各个领域的应用和发展。针对现阶段高温合金材料在切削加工方面存在的问题,为找到钻削高温合金时切削用量与切屑形成及刀具磨损的关系,本文研究的内容包括以下几个方面:首先,在研究了麻花钻的基本结构和几何参数基础上,利用三维建模软件UG设计了钻头三维实体模型。运用有限元仿真软件DEFORM-3D建立钻头钻削仿真模型,选用Usui’s模型为材料磨损模型,设置步数、步长、钻削条件及切削参数,选择合适迭代方法和求解器,最终实现了钻削过程模拟仿真。最后,在不同切削参数和几何结构进行正交实验,利用有限元仿真软件DEFORM-3D的后处理分析可以得到钻削温度、刀具磨损以及切屑的形态等数据,并搭建钻削实验研究平台,利用高速钢钻头和硬质合金钻头两种不同的刀具,采用单因素方法得到在钻削过程中不同刀具、不同切削用量的条件下的刀具磨损变形规律和切屑形态,并与仿真结果进行对比,我们可得出以下结论:(1)钻削高温合金时的磨损机理有磨粒磨损、粘结磨损、氧化磨损及扩散磨损,而磨粒磨损和粘结磨损是最主要的形式。(2)主切削刃和横刃是高温合金GH4169在钻削过程中温度较高的区域,刀具磨损都随转速和进给量的增大而增加,当转速和进给量增加时,产生的热量加快,温度升高,刀具磨损加重。(3)增大切削速度和进给量均会加剧刀具的磨损,但二者相比较而言,增大进给量对加剧刀具磨损的作用较小。通过增加进给量来提高钻削高温合金的切削效率,有利于延长刀具使用寿命、抑制刀具磨损的加剧。(4)高温合金钻削后产生的切屑形态大多呈现为长带状的螺卷屑,当转速为1000 r/min,进给量为0.08mm/r时硬质合金钻头产生的切屑最有利于钻削。切削速度越大,切屑的变形程度越小,更有助于切屑的形成;进给量越大,切屑变形系数也随着增大,切屑形状卷曲程度越大,切屑卷曲半径减小,断屑效果越好。另外,刀具的顶角及螺旋角对切屑形态的影响较小。