低温微量润滑(CMQL)高速铣削300M超高强钢切削机理及工艺参数优化研究

300M ultra high strength steel is the main material of aircraft landing gear, extremely poor machinability. The landing gear will bear large loads and shocks in the process of taking off and landing, it puts forward a very high request to machine the surface of 300M ultra high strength steel. Traditional cutting need to pour a lot of cutting fluid, but very few can affect cooling and lubrication and this way will lead to tool wear seriously damaged , poor-quality part surface. For above technology problems, this project studies on 300M steel for high-speed milling in cryogenic minimum quantity lubrication (CMQL), researches the friction reduction effect of cooling and lubrication. The project studies on milling cut force and milling cut temperature, establishing their forecast model about cutting parameters. It studies on tool wear in high-speed milling cut 300M steel with CMQL, building tool wear model; It studies on surface formation characteristics for high-speed milling 300M steel in CMQL, establishing the mathematical model of surface roughness. We summarize the distribution of strain hardening and residual stress and research on parameter optimization of 300M steel for high speed milling in CMQL. The research lays the foundation for the high efficiency green machining of 300M ultra high strength steel.

航空难加工材料300M超高强钢是飞机起落架主要用材，切削加工性极差。起落架在飞机起降过程中要承受很大的载荷和冲击，这对300M钢加工后的表面质量提出很高要求。传统切削时需要浇注大量切削液，然而真正起到冷却润滑作用的比例极小，这导致刀具磨损破损严重，零件表面质量较差。针对上述技术难题，本项目进行低温微量润滑(CMQL)高速铣削300M钢的研究，研究低温微量润滑的冷却润滑减摩效果，对低温微量润滑高速铣削300M钢铣削力、铣削温度进行研究，建立铣削力、铣削温度相对于切削参数的预测模型；进行低温微量润滑高速铣削300M钢刀具磨损研究，构建刀具磨损模型；进行低温微量润滑高速铣削300M钢已加工表面形成特征的研究，建立表面粗糙度的数学模型，总结加工硬化和残余应力的分布规律；进行低温微量润滑高速铣削300M钢工艺参数优化的研究。上述研究为实现300M超高强度钢高效绿色加工奠定基础。

航空难加工材料300M超高强钢是飞机起落架主要用材，切削加工过程中切削力大、切削温度高，刀具磨损严重。针对上述技术难题，本项目进行低温微量润滑高速铣削300M超高强钢切削机理及工艺参数优化研究，其主要成果包括： . （1）通过干式切削和低温冷风微量润滑条件下高速铣削300M超高强度钢的切削力与切削温度试验，揭示了低温冷风微量润滑铣削加工的冷却润滑性能和降温减摩作用；建立了低温冷风微量润滑条件下高速铣削300M超高强度钢铣削力、铣削温度相对于切削参数的预测模型；揭示了300M超高强钢高速铣削的切削力、切削温度变化规律。. （2）进行了低温冷风微量润滑条件下高速铣削300M超高强度钢刀具磨损试验，实现了低温冷风微量润滑高速铣削300M钢刀具优选；确定了低温微量润滑条件下刀具磨损的主要原因；构建了300M超高强钢刀具磨损模型，实现刀具磨损预测；总结了低温冷风微量润滑切削条件下高速铣削300M钢的最佳切削用量。. （3）通过低温冷风微量润滑条件下高速铣削300M超高强钢试验，建立了切削加工300M钢的表面粗糙度的数学模型；总结了切削参数对工件表面加工硬化的影响及其沿层深的分布规律；总结了切削参数对300M钢表面层残余压应力的大小及其分布规律。. （4）通过低温冷风微量润滑条件下高速铣削300M超高强钢试验，确定了切削液、润滑油用量及压缩空气压力等切削加工条件对300M钢高速铣削刀具磨损和表面质量的影响规律；总结了低温冷风微量润滑高速铣削300M钢最优的加工工艺参数和加工条件。. 上述成果为300M超高强度钢等航空航天用典型难加工材料的高效绿色切削加工工艺、飞机典型零部件的高疲劳寿命加工工艺提供理论与试验依据。