聚晶金剛石刀具低溫冷卻銑削Cf/SiC磨損機理

王 凱, 徐 亮， 王新永， 嚴偉容， 王 松， 房金銘，焦星劍， 李軍平， 趙國龍， 張健強

(1.航天材料及工藝研究所先進功能復合材料技術重點實驗室, 北京 100076； 2.南京航空航天大學機電學院， 南京 210016)

Cf/SiC是連續碳纖維增韌碳化硅基體的一種陶瓷基復合材料。碳纖維顯著改善了碳化硅陶瓷基體的脆性斷裂狀態，有效地提高了碳化硅陶瓷基體的韌性。Cf/SiC陶瓷基復合材料具有低密度、高比強度、高比模量以及優異的抗燒蝕和耐磨損性能，廣泛應用于航天、航空和船舶等領域[1]，但由于Cf/SiC陶瓷基復合材料具有顯著的高硬脆性、高耐磨性、各向異性、非均質性以及苛刻的冷卻條件，使其在加工過程中刀具磨損嚴重、壽命短。

國內外學者對Cf/SiC陶瓷基復合材料的切削加工進行了大量的研究。劉瓊等[2]采用樹脂結合劑金剛石砂輪對二維正交編制結構Cf/SiC陶瓷基復合材料進行了平面磨削試驗，研究發現磨削參數對加工表面三維粗糙度(Sa)影響顯著，其中Sa隨磨削深度及工件進給率的增加而增大，隨切削速度的增加而降低。鄭景珍等[3]采用電鍍金剛石銑磨頭對Cf/SiC陶瓷基復合材料進行旋轉超聲振動銑磨加工試驗研究，研究表明旋轉超聲振動銑磨加工可顯著降低切削力。何濤等[4]、陳玉榮等[5]采用聚晶金剛石(PCD)刀具對Cf/SiC陶瓷基復合材料的銑削加工進行了試驗研究，結果表明Cf/SiC陶瓷基復合材料以脆性斷裂的方式去除，加工表面存在纖維層狀脆斷、拔出和纖維束斷裂等現象，提高切削速度能顯著改善加工表面質量，增大切削深度使加工表面質量降低，而每齒進給量對加工表面質量影響較小。……