摘要
镍基高温合金材料因其优异的高温力学性能被广泛的应用于航天航空领域，是典型的难加工材料，而制备质量优异、性能稳定的加工刀具是解决其难加工问题的首要条件。本文通过刀具棒料的制备工艺、刀具结构设计、刀具刃磨以及铣削性能研究四个方面对氮化硅陶瓷球头立铣刀进行了研究。 为解决放电等离子烧结无法通过一次烧结制备大长径比氮化硅陶瓷棒料的问题，提出二次烧结的方式增加棒料烧结长度，即将已制备的短棒料与粉末结合烧结成大长径比棒料。研究了不同二次烧结温度条件下样品的致密度、力学性能以及结合面的微观组织，确定了二次烧结工艺。当二次烧结温度在1650℃时，样品性能最佳；且通过二次烧结后，基体部分相较于二次烧结前硬度和断裂韧性都有所提高。 在UG软件中建立了双刃球头立铣刀的三维模型，并对刀具的前角γ、后角α和螺旋角β进行参数化建模，通过Deform-3D建立氮化硅陶瓷球头立铣刀铣削镍基高温合金的有限元仿真模型，模拟刀具几何结构参数对铣削力、铣削温度和刀具磨损的影响，通过单因素试验和正交试验优化刀具结构为螺旋角β=37°、前角γ=-4°、后角α=14°。 通过COMSOL软件仿真了放电等离子体烧结大长径比氮化硅陶瓷棒料的温度场，分析了烧结时长棒料的温度分布，并通过二次烧结工艺制备了性能优异、质量稳定的大长径比氮化硅陶瓷棒料。根据优化的几何参数对氮化硅陶瓷棒料进行刃磨，研究了不同刃磨参数对刀具表面粗糙度和表面形貌的影响，并分析其去除形式，优化了各工步的刃磨参数。 对刃磨完的氮化硅陶瓷球头立铣刀进行铣削镍基高温合金的切削实验，分析了氮化硅陶瓷球头立铣刀的磨损机理和失效形式，同时，设计了单因素和正交试验，研究了不同铣削参数对铣削力和工件表面粗糙度的影响，并优化了铣削参数为主轴转速??=4000r/min、背吃刀量????=0.1mm、进给速度??=60mm/min。
NETL