摘要
在航天工业等先进生产领域，镍基高温合金材料是用来制造涡轮机盘、叶片及燃烧室等关键部件的重要材料。但镍基高温合金材料切削加工性和导热性较差，使其在加工过程中存在切削温度高和排屑困难的问题，难以保证深小孔加工质量，所以如何改善在镍基高温合金材料上加工的深小孔质量非常重要。 首先，本文针对枪钻在镍基高温合金材料上加工时所存在的切削温度高、排屑难的问题，对枪钻的结构进行了分析，建立了钻头数学模型，在流体力学的基础上进行了不同的理论分析，建立了加工过程中的传热模型及切削液流动过程中的能量损失模型。 其次，围绕深孔枪钻钻头的过油孔孔位和孔径，过流面后角及切削液供给速度四个因素，建立了多种不同结构的钻头及流体域的三维模型，并结合 CFD 仿真软件设计了四因素三水平仿真试验，以研究钻削过程中切削液的冷却及排屑效果，通过数值模拟将切削液的冷却及排屑问题进行量化，分析了枪钻内外刃处的温度分布规律，输送通道底部空间切削液的压力场分布及流速变化情况。 最后，根据试验结果对小直径深孔枪钻进行结构参数与工艺参数的优化，并根据实际加工条件，选用过流面后角和切削液供给压力作为变量因素进行实际加工实验，将被加工孔的内壁质量作为参考，对部分仿真试验结果进行了分析验证。 根据仿真试验结果分析可知，枪钻的过油孔结构配置和切削液供给速度对加工中的冷却及排屑效果影响更大，在选取参数范围内，选择38°孔位、大孔径的过油孔结合5°过流面后角，19m/s 供给速度为最优的水平方案，其冷却及排屑效果更好；实际加工实验中，在所选参数范围内，使用较小的过流面后角的枪钻及较高的切削液输入压力能够得到更好的加工效果，更有利于提高钻孔的加工质量。
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