论文部分内容阅读
2.25Cr-1Mo-0.25V钢是一种低合金贝氏体耐热钢,具有强度高、耐高温、抗氢腐蚀性好、塑性高等特点,是石油化工行业中加氢反应器等关键零部件的常用制造材料。随着石油化工行业的不断发展,加氢反应器的尺寸要求越来越大,筒节材料的性能要求越来越高,这对其高效加工带来一定的困难。本课题针对加氢反应器大型筒节零件生产中加工效率低、刀具寿命短等问题,通过断续车削实验和有限元仿真相结合的方法,优化刀具材料、刀具几何参数和切削用量；分析对比不同刀具在不同切削条件下的失效机理和刀具在断续车削中的切削机理,为难加工筒节材料的高效加工提供实验数据和理论指导。通过正交实验优化了未涂层的普通硬质合金刀具YT5在断续车削2.25Cr-1Mo-0.25V钢时的切削用量,分析了切削用量对金属切除量和切削力的影响及刀具在不同切削用量下的失效机理。优化出采用YT5硬质合金刀具断续车削2.25Cr-1Mo-0.25V钢时的切削用量为v=50m/min,f=0.5mm/r, ap= 1.2mm,分别建立了YT5刀具在断续车削2.25Cr-1Mo-0.25V钢时的金属切除量、切削力与切削用量之间的经验关系式。对比了普通硬质合金刀具YT5和细晶硬质合金涂层刀具GC4235在相同切削用量下的刀具寿命和切削力,并分析了两种刀具的失效机理。结果表明GC4235硬质合金刀具的切削性能要明显高于YT5硬质合金刀具。分别选用方形、菱形、圆形三种形状的GC4235刀片,对比研究了切削性能更优的细晶硬质合金涂层刀具在不同刀具几何参数下的刀具寿命、切削力和刀具失效机理。优化实验结果表明方形GC4235硬质合金涂层刀具在断续车削2.25Cr-1Mo-0.25V钢时具有更好的切削性能。通过正交实验优化了方形GC4235硬质合金涂层刀具断续车削2.25Cr-1Mo-0.25V钢时的切削用量,分析了不同切削用量下的刀具失效机理。以最大金属切除量为目标得到最优切削用量为v=50m/min, f=0.4mm/r, ap=3mm实验研究表明切削用量v=100m/min,f=0.3mm/r, ap=3mm时刀具也表现出良好的切削性能,而且在刀具寿命较长的情况下可获得更高的金属切除率。这表明GC4235硬质合金涂层刀具适合在切削速度v=50m/min～100m/min时高效、长寿命断续车削2.25Cr-1Mo-0.25V钢。采用回归分析法,分别建立了方形GC4235硬质合金涂层刀具断续车削2.25Cr-1Mo-0.25V钢的金属切除量、切削力与切削用量之间的经验关系式。使用AdvantEdge FEM有限元分析软件对断续切削中刀具切出工件时的剪切角偏转和负剪切现象进行了仿真,分析了工件切出角以及不同前角的刀具对断续切削刀具应力状态的影响。仿真结果表明,在不同的工件切出角下,正前角和负前角刀具断续切削切出时都会出现剪切角偏转现象,但在一定切出角范围内才会出现负剪切。当剪切角偏转和负剪切出现时,刀尖附近的应力大小和方向均变化,导致断续切削中刀具切出工件时发生破损失效。