高速铣削SiCp∕Al复合材料PCD刀具磨损研究.pdf

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1、RESEARCH学术论文高速铣削SiC”I复合材料PCD刀具磨损研究木丛鹏泉，解丽静，王涛，彭松(j匕京理工大学，北京100081)[摘要】通过3种不同几何结构的PcD刀具高速铣削65％体积分数的SiCp脚(Al／Sic／65p)复合材料的对比试验，建立了磨损曲线，并对PcD刀具的磨损形貌、磨损类型及原因进行了研究和分析。研究结果表明，刀片之间留有间隙能有效减少磨损，提高刀具使用寿命，小螺旋角的存在会加速磨损；PCD刀具主要磨损形式是机械磨损(磨粒磨损)。关键词：高速铣削；SiCp／Al复合材料；PCD刀具；刀具磨损PCD1№oIWbarStudyonHigh—SpeedMilUngofSi

2、Cp／AICompositesCONGPengquan，XIELijing，V渊GTao，PENGSong(Beijing111stituteofTechnology，Beijing100081，china)【ABSTRACTlIlloodert0inVestigatethewearpattemandmechamsmofPCDtools，hi曲一speedmillingeXperi玎嘲1tsonSiC。／Al(Al／SiC／65p)conlpositeswithbumfhctionbeing65％havebeencarriedout．Theresultsshow也attheexistence

3、ofintervalbe铆’eentwobladescaneffectivelydecreasetoolwearandimprovet001life，whilesmanhelical锄glewillillcreasemewear．ThemainwearmodeofPCDtoolsismechanicalwear(abrasirewean．Keywords：Highspeedmill啦；SiC弘lcomposite；PCDtool；ToolwearDoI：10．16080／i．issnl67l一833x．2016．07．101近年来，sicn，Al复合材料由于具有高强度、高硬度、高比强度、耐热

4、性好等优异性能以及特殊的商业价值和技术价值，迅速取代了传统材料，在汽车、航天、基础建设和休闲产业中的应用越来越广泛【l。3】。但是由于铝基体中sic颗粒的存在，加工时发生的急剧刀具磨损导致加工成本高、加工效率低下以及加工表面质量差，从而成为阻碍这类具有优良性能的新材料广泛应用的难题之一。目前，国内外学者对于sicp，Al复合材料的切削加工性过程进行了一系列研究。在刀具磨损方面，Hung等川验证了几种刀具磨损模型并总结出在加工sic颗粒增强的金属基复合材料时，先用未涂层的WC刀片进行粗加工然后用PcD刀具进行精加工是最经济的加工方式。El—Gallab等p71在研究Al，sic／20p复合材料

5、的切削性能时进行不同参数下的高速干式铣削试验，强调表面质量和表面下的损伤程度，他们认为PCD刀具的寿命符合要求并发现高速铣削降低了表面质量。上海交通大学的吴震宇、王学根隅1等对Sic。，A1复合材料在+基金项目：国家科技重大专项(2012zx04003051—3)。高速铣削条件下的切削性能进行研究，发现涂层硬质合金铣刀在铣削过程中的主要磨损形式是涂层脱落与磨料磨损，且随着铣削速度提高，单位时间内的切削体积增大，高强度增强颗粒的解离、破碎和脱落增多，导致切削力、切削振动和工件表面粗糙度也都随之增大。哈尔滨工业大学的李丹、闫国成l9l发现硬质合金刀具除了典型的后刀面磨损外，还经常出现崩刃，并且随

6、着增强颗粒尺寸增大，崩刃现象也更加严重。“等”01采用涂层硬质合金刀对5％sic。，Al复合材料进行了铣削试验，研究了铣削速度(最高为88m／min)对刀具磨损的影响，并总结出刀具磨损随着铣削速度的增加而加剧且后刀面的磨料磨损是主要的磨损形式。Sahin等”1。B1研究了增强相对sicn／A1复合材料切削加工性的影响，发现刀具磨损随着增强相平均粒度和体积分数的增加而增加。由于现在对于高体积分数(超过30％)金属基复合材料的切削加工性研究还很缺乏，本文针对65％SiCD，Al复合材料，采用3种不同几何形状的PcD刀具进行了一系列关于刀具磨损及刀具寿命的试验，观测了刀具磨损形貌并对PCD刀具的磨

7、损形貌、磨损类型及原因进2016年第7期·航空制造技术10l学术论文行了研究和分析。1试验设计及过程1．1材料简介本研究所采用的sic。／Al复合材料由哈尔滨工业大学提供。复合材料的基体材料为6063DL31锻造铝合金，基体中增强体颗粒为平均直径10斗m的sic颗粒，其体积分数高达65％，如图1(a)所示，具体的物理性能和xRD图谱分析分别如表1和图1(b)所示。1．2PCD刀具研究siC。／Al复合材料的切