高速铣削SiCp/Al复合材料时聚晶金刚石刀具的磨损机理

作     者：葛英飞 徐九华 傅玉灿 GE Ying-fei;XU Jiu-hua;FU Yu-can

作者机构：南京工程学院机械学院 南京航空航天大学机电学院 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2011年第19卷第12期

页      面：2907-2918页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2009AA04Z116) 航空科学基金资助项目(No.20090343006) 江苏省高校自然科学基金资助项目(No.09KJB460004) 

主　　题：颗粒增强铝基复合材料 高速铣削 聚晶金刚石刀具 磨损形态 磨损机理 

摘      要：采用聚晶金刚石刀具(PCD),以600～1200m/min速度对SiCp/2009Al复合材料进行了高速铣削试验,研究了铣削时PCD刀具的磨损机理。使用扫描电镜(SEM)观察加工材料表面和刀具前/后刀面磨损带,X射线衍射仪分析已加工表面物相,并使用能谱(EDS)和激光拉曼谱对后刀面磨损带进行元素分析。结果表明,增强颗粒碳化硅的高频刻划和冲击是导致刀具晶粒脱落、磨粒磨损、崩刃、剥落的主要机制,切削高体积分数增强铝基复合材料、经热处理的复合材料或使用更高的切削速度时,PCD刀具会产生明显微裂纹。另外,增强颗粒体积分数是影响PCD刀具磨损的最显著因素,增强颗粒尺寸、工件材料热处理状态、刀具材料晶粒尺寸和冷却条件对刀具磨损均有显著影响。PCD刀具刀的寿命在70～240min之间。结论认为,增强颗粒机械冲击、切削振动和热冲击的综合作用是刀具产生微裂纹的主要原因。在高速铣削时的高温、高压下,工件材料中的铝元素和铜元素会向刀具有一定程度的扩散,PCD刀具在铜元素的催化作用下会发生轻微的石墨化磨损。