SiCp/Al复合材料的高速切削机理研究

论文摘要

高速切削加工技术是二十一世纪机械制造领域的一个重要研究方向。目前,在铝合金、铸铁等常规材料的高速铣削中得到了较为普遍的应用。SiCp/Al复合材料由于其高的比强度、比刚度、耐磨性等优越的机械性能,应用日益广泛。但SiCp/Al复合材料的特点是切削加工性不好,刀具磨损严重,切削效率低,其高速切削加工技术及机理研究已成为高速切削加工领域的前沿研究课题。本文对PCD立铣刀高速铣削SiCp/Al复合材料时的切削力、刀具磨损、加工表面粗糙度等进行了实验研究和理论分析,主要研究内容和结论如下:(1)研究了切削参数对铣削力的影响规律。实验结果表明:随着铣削速度增加而铣削力降低;铣削力随着铣削深度和进给速度的增加而增大;在上述基础上建立了PCD刀具铣削SiCp/Al复合材料的铣削力经验公式。(2)研究了PCD刀具、金属陶瓷刀具高速铣削SiCp/Al复合材料时的磨损规律和磨损机理。实验结果表明:陶瓷刀具切削寿命很短,在短时间内磨损急剧增加,不能进行连续长时间切削;PCD刀具磨损小,可进行较长时间的稳定切削,且PCD刀具主要存在微崩和磨料磨损。(3)研究了铣削速度、铣削深度、进给速度对表面粗糙度的影响规律。铣削速度和铣削深度对表面粗糙度影响不大;进给速度对表面粗糙度影响极大,表面粗糙度随进给速度的增加而急剧增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 复合材料的特点、应用及其切削加工性
• 1.1.1 复合材料的类型、特点及应用
• 1.1.2 复合材料的切削加工性
• 1.2 复合材料切削加工技术研究发展概况
• 1.2.1 国外复合材料切削加工发展概况
• 1.2.2 国内复合材料切削加工发展概况
• 1.3 复合材料的高速切削加工技术研究
• 1.3.1 高速切削加工概述
• 1.3.2 复合材料的高速切削加工技术
• 1.3.3 复合材料的高速切削刀具材料
• 1.4 课题研究的内容与意义
• 1.4.1 课题研究的内容
• 1.4.2 课题研究的意义
• 第2章 SiCp/Al 复合材料高速铣削力实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验条件
• 2.3 高速铣削SiCp/Al 基复合材料铣削力研究
• 2.3.1 铣削速度对铣削力的影响
• 2.3.2 三向铣削力分析
• 2.3.3 进给速度对铣削力的影响
• 2.3.4 铣削深度对铣削力的影响
• 2.3.5 正交实验结果与分析
• 2.4 金属陶瓷铣削实验研究
• 2.5 干式和冷却条件下铣削力对比实验研究
• 2.5.1 干式条件下铣削力实验研究
• 2.5.2 冷却条件下铣削力实验研究
• 2.6 高速铣削SiCp/Al 基复合材料经验公式研究
• 2.6.1 常规铣削力模型
• 2.6.2 高速铣削力模型
• 2.6.3 复合材料的高速铣削力模型研究情况
• 2.6.4 高速铣削SiCp/Al 复合材料铣削力经验公式研究
• 2.6.5 SiC/Al 复合材料铣削力经验公式的建立
• 2.7 结论
• 2.8 本章小结
• 第3章 高速铣削SiCp/Al 复合材料的PCD 刀具磨损研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验条件
• 3.3 刀具磨损机理研究
• 3.3.1 刀具磨损过程
• 3.3.2 刀具前刀面磨损
• 3.3.3 刀具后刀面磨损
• 3.3.4 刀具副后刀面磨损
• 3.3.5 刀具刃口磨损
• 3.3.6 刀具磨损机理分析
• 3.4 刀具磨损实验研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 PCD 刀具高速铣削SiCp/Al 复合材料时的表面粗糙度研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验条件
• 4.3 实验研究方案
• 4.4 实验结果分析
• 4.4.1 刀具形成表面粗糙度的原因
• 4.4.2 铣削速度对表面粗糙度的影响分析
• 4.4.3 进给量对表面粗糙度的影响分析
• 4.4.4 铣削深度对表面粗糙度的影响分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要