高速銑削SiCp/Al復(fù)合材料PCD刀具磨損研究*

(北京理工大學(xué)， 北京 100081)

近年來，SiCp/Al復(fù)合材料由于具有高強(qiáng)度、高硬度、高比強(qiáng)度、耐熱性好等優(yōu)異性能以及特殊的商業(yè)價(jià)值和技術(shù)價(jià)值，迅速取代了傳統(tǒng)材料，在汽車、航天、基礎(chǔ)建設(shè)和休閑產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛[1-3]。但是由于鋁基體中SiC顆粒的存在，加工時(shí)發(fā)生的急劇刀具磨損導(dǎo)致加工成本高、加工效率低下以及加工表面質(zhì)量差，從而成為阻礙這類具有優(yōu)良性能的新材料廣泛應(yīng)用的難題之一。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于SiCp/Al復(fù)合材料的切削加工性過程進(jìn)行了一系列研究。在刀具磨損方面，Hung等[4]驗(yàn)證了幾種刀具磨損模型并總結(jié)出在加工SiC顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料時(shí)，先用未涂層的WC刀片進(jìn)行粗加工然后用PCD刀具進(jìn)行精加工是最經(jīng)濟(jì)的加工方式。El-Gallab等[5-7]在研究Al/SiC/20p復(fù)合材料的切削性能時(shí)進(jìn)行不同參數(shù)下的高速干式銑削試驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)表面質(zhì)量和表面下的損傷程度，他們認(rèn)為PCD刀具的壽命符合要求并發(fā)現(xiàn)高速銑削降低了表面質(zhì)量。上海交通大學(xué)的吳震宇、王學(xué)根[8]等對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料在高速銑削條件下的切削性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)涂層硬質(zhì)合金銑刀在銑削過程中的主要磨損形式是涂層脫落與磨料磨損，且隨著銑削速度提高，單位時(shí)間內(nèi)的切削體積增大，高強(qiáng)度增強(qiáng)顆粒的解離、破碎和脫落增多，導(dǎo)致切削力、切削振動(dòng)和工件表面粗糙度也都隨之增大。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的李丹、閆國成[9]發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)合金刀具除了典型的后刀面磨損外，還經(jīng)常出現(xiàn)崩刃，并且隨著增強(qiáng)顆粒尺寸增大，崩刃現(xiàn)象也更加嚴(yán)重。……