PCD刀具车削钛基复合材料刀具磨损研究

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1、研究论文PCD刀具车削钛基复合材料刀具磨损研究木任景刚1，李阳阳2，苏宏华2，宦海祥2，梁星慧3(1．西安航空动力股份有限公司机匣中心，西安710021；2．南京航空航天大学机电学院，南京210016；3．上海航天精密机械研究所，上海200426)【摘要】使用PCD刀具对钛基复合材料进行切削速度单因素车削试验，研究了PCD刀具的磨损形态和磨损机理。结果表明：在15～60rn／min范围内，随着切削速度的增大，切削力从473N逐渐减小到367N，切削温度从274。(2逐渐升高到564。(2；刀具切削路程随着切削速度的增大从390m先增大到702m然后减小至467m，在

2、切削速度为45rn／min时达到最大值；PCD刀具前刀面并未出现典型的月牙洼磨损，而是前后刀面同时磨损，后刀面均呈典型的带状磨损带，且前后刀面均有犁沟出现和钛合金粘结；刀具磨损的主要原因是磨粒磨损和粘结磨损，随着切削速度的增大，磨粒磨损减弱，粘结磨损增强。关键词：PCD；钛基复合材料；车削；刀具磨损；切削路程ResearchonPCDToolWearinTurningTitaniumMatrixCompositesRENJinggan91，LIYangyan92，SUHonghua2，HUANHaixian92，LIANGXinghui3(1．Xi’anAero-E

3、nginePlc，Xi’an710021，China；2．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；3．ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryInstitute，Shanghai200426，China)【ABSTRACT】Thesinglefactorexperimentalmethodwasusedtotheexperimentsofturningti

4、taniummatrixcompositeswithPCDtools．Thewearmorphologyandmechanismwerestudied．Theresultsshowthat，withinthecuttingspeedregionof15-60m／min，thecuttingforcegraduallydecreasesfrom473Nto367N，thecuttingtemperatureincreasesgraduallsfrom274。Cto564。C；thecuttingdistanceincreasesfrom390mto702mandthe

5、nreducesto467mandachievedthemaximumatthecuttingspeed45m／min；thetoolweartakeplaceontherakeandflankfaceatthesametimeinsteadofatypicalcraterwearontherakeface，thetypicalstripweartakeplaceontheflankface，bothfurrowgroovesandtitaniumalloyoccurontherakeandflankface；thetoolwearisbelievedtobecau

6、sedmainlybytheabrasivewearandtheadhesivewear．Withtheincreasingofcuttingspeed，abrasiveweargraduallyweakeneswhiletheadhesionwearisobvious．Keywords：PCD；Titaniummatrixcomposites；Turning；Toolwear；CuttingdistanceDoI：10．16080／j．issnl67l一833x．2017．1／2．083钛基复合材料是以钛合金为基体，以碳化钛、硼化钛、碳化硅、氧化铝、氮化铝等颗粒、

7、晶须或连续纤维为增强相，由粉末冶金、自蔓燃高温合成反应、压力铸造、搅拌铸造、喷射沉积等方法制备而成”之】。其具有高比强度、高比模量、耐磨、耐热、低热膨胀系数、耐冲击等优良性能【3卅，因此，钛基复合材料在超高音速航宇飞行器、航空发动机、国防武器装备和生物工程等方面具有十基金项目：上海航天科技创新基金(SAST201326o广泛的应用前景【5。8】。但钛基复合材料切削时变形系数小、导热系数低、切削温度高，钛合金基体易与刀具发生反应，再加上增强相在切削过程中对刀具的刻划、摩擦，导致切削时，刀具磨损严重，刀具耐用度低，加工成本高，严重阻碍了这类新材料的推广应用碍1。针对