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多孔金属材料高速微铣削加工实验研究

刘志强

多孔不锈钢最近已扩展到微米级领域，由于其具有良好的强度重量比和优异的耐腐蚀性，已广泛用于生物医学材料。大多数由多孔材料制成的部件尽管以近净形状生产，但仍然需要二次加工。然而，它们的机械加工性较差。难切削多孔材料加工过程中存在切削力大、切削温度高、表面完整性差、刀具磨损严重等问题。本文重点研究多孔不锈钢材料微铣削中的微切削性能和切削参数的影响，包括刀具磨损模式和机理、刀具磨损和切削参数对表面形貌、切削力和切削温度的影响。通过对比实验研究微铣削过程中多孔材料的表面毛刺和切削性能。研究了微铣削中加工参数对多孔不锈钢的影响。此外，还初步建立了切削参数与微铣削力和铣削温度的关系。观察刀具磨损模式和机制。基于这些发现，本文得出结论，在多孔材料微加工过程中，刀具磨损会影响加工零件的表面形态以及结构孔隙率对切削过程的影响。随着新材料的发展，多孔金属材料已广泛应用于航空航天、机械工程、化学工程、环保工程、生物医学工程等领域。多孔金属材料的力学性能受微观结构特征的影响。多孔材料通过制造技术的改进和突破，可以适当控制孔径、方向和分布。然而，为了满足孔径、孔隙率水平和材料成分的要求，多孔材料的内部结构远比这复杂。与外界环境的整体连接可分为开孔、半开孔、闭孔三种类型。然而，由于多孔金属材料的多样性和复杂性，在许多研究案例中需要对整个连接进行简化或采取等效处理。复杂、不规则的微观结构可以简化为规则、不规则的微观结构。

 

 

 

 

 

使用均质化原理进行分析的统一模型。孔的横截面形状包括三角形、正方形、六边形、圆形和椭圆形。多孔不锈钢材料的表面显微组织。多孔材料的内部微观结构，包括孔的形状、孔径和分布规律，直接影响机械特性和切削加工性。人们对多孔材料微观结构的加工机制进行了多项研究。材料复杂的微观结构对加工质量和表面完整性影响很大。Artamonov 和 Kononenko 对宏观加工多孔材料时的刀具磨损进行了研究，发现结构孔隙率对微加工过程中所经历的切削力的影响非常显着。波波夫专注于寻找微铣削性能与材料微观结构效应之间的关系。此外，还研究了多孔材料的非常规加工，以克服传统加工过程中的困难。钛、铁合金和陶瓷是骨工程中主要的多孔材料，并受到了广泛的研究关注。Jasperson 等人 13 考虑了热水力性能和可制造性，比较了微针鳍和微机械加工。Shen 和 Brinson14 研究了多孔钛的有限元建模。Chuzhoy 研究了铁合金的微观结构级加工模型。15 Abolghasemi Fakhri 等人。使用基于图像的方法来建立多孔钛泡沫微铣削中孔隙率和切削力之间的相关性。夏尔马等人。提出了线放电加工工艺的实验工作，确定了加工多孔镍钛 (Ni40Ti60) 合金时影响切削速率、尺寸变化和表面粗糙度的工艺参数的影响。多孔不锈钢还因其优异的强度和抗蠕变性能而广泛应用于生物医学应用。18-20 由于多孔不锈钢的机械加工性较差，因此超强机械性能被认为是一把双刃剑。Dewidar 和 Khalil20 研究了用于生物医学应用的多孔 316L 不锈钢的加工和机械性能。然而，