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镍基高温合金Inconel718在高温下具有良好的机械力学性能,已被广泛应用到航空航天、石油化工、汽车等重要的机械制造领域。但Inconel718切削加工性能差,切削加工过程中刀具磨损快,加工表面质量差,属于难加工材料。由于其广泛的应用及生产率提高的要求,高速切削Inconel718的加工表面完整性已经成为目前的研究重点。
随着现代高性能机床的发展,先进刀具的研发成功,高速切削难加工材料已成为现实。本文通过高速干铣削加工技术精加工Inconel718,对其加工后的表面质量进行研究。将测量得到的加工表面粗糙度、表面显微硬度和表面残余应力等数据,作为评价Inconel718切削加工表面完整性的数据指标,以此来研究切削参数对加工表面完整性的影响规律。
通过面铣削加工方式,采用赛阿龙(Sialon)陶瓷刀具高速铣削Inconel718,分析切削速度对加工表面粗糙度、表面显微硬度和表面残余应力的影响规律。结果表明:在选定的切削速度范围内,表面粗糙度和表面显微硬度随切削速度的提高降低;加工表面两个方向上的残余应力都为残余拉应力,且残余拉应力随切削速度的提高呈减小趋势,这将有利于被加工零件疲劳寿命的提高。
选用涂层硬质合金刀具,对Inconel718进行侧铣加工试验。通过研究发现:在选定的切削速度范围内,随切削速度的提高,刀具后刀面磨损呈下降趋势,说明高速切削有利于提高刀具的使用寿命;当切削参数取为试验参数范围内的较小值时,表面粗糙度值较大,尔后随切削速度提高表面粗糙度减小,表面形貌得到明显改善;切削速度对表面加工硬化影响不大;加工表面残余拉应力随切削速度提高先变大后逐渐波动下降。
利用有限元仿真软件ABAQUS、DEFORM-3D和ADVANTEDGE FEM分别对零件的切削加工过程进行仿真模拟。其中,ABAQUS考虑了不同前角、不同切削厚度对切削力、切削温度和残余应力的影响;用DEFORM-3D模拟仿真了面铣加工过程;用ADVANTEDGE FEM对侧铣加工过程进行仿真模拟,并将仿真残余应力值与实验值进行比较,结果表明:仿真值与实验值随切削速度提高的变化趋势基本相同,证明了所建立的有限元模型的有效性,表明有限元方法可用来仿真切削加工残余应力。