铝基复合材料精密加工试验研究

文中通过采用PCD刀具进行SiCW增强铝基复合材料的精密切削试验，用原子力显微镜AFM对加工表面的微观形貌进行检测分析，表明SiCW／Al复合材料的加工表面粗糙度值可以达到精密级，但比切削铝基体材料获得的表面粗糙度值更大，且粗糙度值随着切削速度的增加、进给量的减小而减小，而与背吃刀量的关系不大。     

铝复合材料超精密加工表面微观分析

用聚晶金刚石PCD刀具对SiC晶须增强铝复合材料SiCw／2024进行了精密超精密切削试验，并用原子力显微镜和电子探针扫描显微镜进行了检测分析，结果证明，SiCw／2024铝复合材料加工表面粗糙度值达到超精密级的最大障碍在于SiC晶须拔出或压入型的破坏方式，而直接剪断的破坏方式则几乎无影响；SiCw／2024超精密加工表面会产生很薄的加工变质层。     

汽车6061铝合金材料切削加工理论及实验研究

以汽车6061铝合金材料为研究对象,采用冶金技术通过添加强化相粉煤灰制备样品,基于灰色多响应优化理论建立不同工艺参数下切削加工理论模型,同时进行不同工艺参数的实验,运用理论及实验方法研究了不同工艺参数对汽车6061铝合金材料切削加工的影响。研究表明:汽车6061铝合金材料硬度随着强化相粉煤灰增加而增加,其密度却呈现相反趋势;切削加工过程中复合汽车材料表面粗糙度随着切削速度、填充物增加而逐渐降低,表面粗糙度随着进给量增加而增加; PCD刀具切削加工的复合汽车材料表面粗糙度明显低于K10硬质合金钢刀具;理论计算值与实验值相对误差较小,验证该理论及试验方法正确性和为其在新型汽车铝合金复合材料制备及切削工艺改善等工程应用提供可行性。     

铝合金A6061在金刚石和硬质合金两种刀具下的高速切削研究

铝合金A6061被广泛应用于航天、汽车和模具等领域中,在实际高速加工过程中,却是属于难切削加工材料。硬质合金刀具和金刚石刀具由于都具有高强度、低韧性、较好导热和抗热膨胀等特性,因而,这两种刀具被作为铝合金A6061的高速切削加工的主要刀具。通过ABQUS软件,模拟铝合金A6061分别被金刚石刀具和硬质合金刀具高速切削的加工过程,一方面分析在两种刀具切削下,模拟出铝合金A6061在切削过程切削力和温度变化情况,另一方面通过仿真结果验证金刚石刀具更适合于铝合金A6061的高速切削加工。然后,通过设计实际的车削试验,验证仿真所得到的相应结果和结论。最终为加工企业加工铝合金A6061时,在切削参数和刀具选择这两方面作出一定意义的指导。     

CVD金刚石薄膜刀具加工SiC_p/Al复合材料时的切削磨损研究

通过用CVD金刚石薄膜涂层刀具切削加工SiC颗粒增强铝基复合材料的试验 ,研究了切削参数、刀具材料、刀具几何参数和工件材料对CVD金刚石薄膜涂层刀具磨损的影响规律 ,同时研究了SiCp/Al复合材料的切削加工性能。     

CVD金刚石薄膜刀具加工SiCp／Al复合材料的切削磨损研究

通过用CVD金刚石薄膜涂层刀具切削加工SiC颗粒增强基复合材料的试验,研究了切削参数、刀具材料、刀具几何参数和工件材料对CVD金刚石薄膜涂层刀具磨损的影响规律,同时研究SiCp/Al复合材料的切削加工性能。     

纳米硬质合金刀具切削Al/SiC_p复合材料的实验

针对SiC颗粒硬度高,切削Al/SiCp复合材料时刀具磨损剧烈,本文提出用具有较高硬度、韧性及良好抗磨损能力的WC-7Co制备纳米硬质合金刀具,并对Al/SiCp复合材料进行了切削实验。研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损;Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%～50%。实验表明,纳米硬质合金较普通硬质合金更适于加工Al/SiCp复合材料。     

纳米硬质合金刀具切削Al/SiCp复合材料实验

SiC颗粒具有较高的硬度,使Al/SiCp复合材料在切削时刀具磨损剧烈。纳米硬质合金具有较高的硬度、韧性及良好的抗磨损能力。制备了纳米硬质合金刀具WC-7Co,对Al/SiCp复合材料进行了切削实验,研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损,Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;Al/SiCp复合材料去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%~50%。     

PCD刀具高速车削和铣削钛基复合材料的切削温度研究

使用聚晶金刚石刀具,在切削速度为15-150m/min范围内对体分比为0-10%的颗粒增强及颗粒/晶须混合增强钛基复合材料进行车削和铣削试验。分别采用自然热电偶和半自然夹丝热电偶法对车削和铣削时的切削热电势进行了测量,并用比较法快速标定系统对热电势进行了标定。结果表明:PCD刀具切削钛基复合材料时,切削温度随切削速度的增加而显著增加,切削速度从15m/min增大到150m/min时,切削温度从260℃增加到590℃。研究发现,刀具磨损对切削温度存在显著影响,磨损刀具(VB=0.1mm)比新刀的切削温度普遍高60-90℃。切削体分比为5%钛基复合材料时的温度高于其基体材料(钛合金TC4)的切削温度,但随增强相含量的进一步增大,切削温度反而略有降低(降低5%)。由于PCD刀具在较高速度下切削钛基复合材料时切削温度接近或超过PCD刀具在空气中的使用温度,切削过程中刀具会发生明显的化学磨损,从而在前刀面形成显著的月牙洼磨损形态。     

SiCp／AI复合材料超精密车削表面质量的影响因素

选择天然单晶金刚石和聚晶金刚石刀具，研究了增强颗粒质量分数（0-20％）、进给量（1～10μm／r）、刀尖圆弧半径（0．4～1．6mm）和刀具材料等因素对SiCp／A1复合材料超精密车削表面质量的影响。结果表明：在试验条件下，加工表面粗糙度R。随SiC含量的增加而显著增大，且加工表面的微坑洞、微裂纹和划痕等缺陷也显著增多；增大进给量，刀具一工件相对振动幅度增大，且加工表面的增强颗粒拔出、破碎现象增多；刀尖圆弧半径减小，表面粗糙度轮廓波动幅值增大，频谱图中进给分量对应的峰值更为显著；虽然单晶金刚石和聚晶金刚石刀具可获得相同或相近的Ra，但后者获得的表面含有更多的加工缺陷。     

碳化硅增强颗粒含量和尺寸对铝基复合材料超精密车削表面的影响

用聚晶金刚石刀具(PCD)研究了增强颗粒的含量、尺寸等对SiC颗粒增强铝基复合材料超精密车削表面的影响.结果表明:SiC增强颗粒的去除方式主要有拔出、破碎和切断等,SiC颗粒的含量和平均尺寸越大,其拔出和破碎现象就越多,复合材料获得的加工表面粗糙度值也越大;当SiC颗粒主要以切断方式被去除时,可望获得含有较少坑洞和裂纹等加工缺陷的超精密切削表面.     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削实验研究

对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析，研究了铣削速度对铣削力、切削温度、加工表面粗糙度、表面形貌和刀具磨损的影响，从而获得了能够保证对其进行高效率、高精度加工的合理工艺参数。     

汽车活塞增强层材料机械加工性能研究

刀具磨损过快和较差的加工表面质量是影响新型汽车活塞工业化应用的主要因素.文中通过采用聚晶金刚石PCD刀具对汽车活塞增强层材料Al2O3(SiO2)/Al进行精密切削试验,采用原子力显微镜AFM和电子显微镜SEM对已加工表面的微观形貌进行分析.结果表明,采用精密切削技术可以解决该增强层铝复合材料的加工问题,已加工表面粗糙度值可以达到精密级.表面质量受众多的因素影响,其中较大概率的增强材料Al2O3(SiO2)晶须应被刀具直接切断是获得高质量表面的主要成因之一.亚表层仍然存在着一层极薄的加工变质层,变质层内的增强晶须发生了沿切削方向的转动.     

6061铝合金微细刨削的表面粗糙度试验研究

试验研究了6061铝合金的微细刨削性能。在定制的精密雕铣床上,使用金刚石刀具在不同的切削条件下,对6061铝合金进行切削深度(0.005~0.1)mm的微细刨削,观察切削参数对工件表面粗糙度的影响。使用激光共聚焦显微镜对金刚石刀具以及各种切削条件下的加工表面进行分析。试验结果表明:切削速度和切削深度对铝合金工件刨削表面粗糙度影响很小,进给量是影响微细刨削铝合金表面粗糙度的主要原因。一般情况下,越小的进给量获得表面粗糙度值越小,但是进给量小到一定程度时,表面粗糙度趋于稳定。此时,工件表面的微裂痕,坑洞、划痕和材料本身的杂质是影响其表面粗糙度的主要因素。另外,单晶金刚石刀具的刃磨质量要优于聚晶金刚石刀具,因此可以获得更小的表面粗糙度值。结论表明,使用单晶金刚石刀具对6061铝合金进行切削速度v=2000mm/min、切削深度ap=10μm、进给量f=10μm的微细刨削可以获得Ra37.3nm的表面。     

金属基复合材料加工的进展

介绍了金属基复合材料（ＭＭＣ）的加工发展状态，包括各种传统的切削加工方法和特种加工方法在金属基复合材料上的应用。用刀具切削仍然是ＭＭＣ的主要加工方法，复合材料增强体硬度越高、含量越大，其切削加工性能越差，对刀具硬度的要求也越高。增强体的存在使有色金属基复合材料比基体材料有更好的可磨削性。除电火花成型加工外，各种非传统加工法在ＭＭＣ上的应用多见于板料切割。非传统加工也会在复合材料中留下多种表层缺陷。     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削工艺研究

从颗粒增强金属基复合材料的应用和切削加工现状出发 ,针对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析。通过铣削试验 ,研究了铣削速度对铣削力、加工表面粗糙度、表面形貌以及刀具磨损的影响 ,分析了该材料的高速切削机理 ,并获得了能够保证对其进行高效高精度加工的合理工艺参数。     

切削铝基复合材料时的刀具磨损及影响因素

通过采用4种不同种类的刀具车削非连续增强的铝基复合材料（SiCw／2024、SiCp／2024）,借助扫描电子显微镜（SEM）检测刀具磨损后的磨损形貌,用工具显微镜测量刀具后刀面的最大磨损值,分析不同切削工况下的刀具磨损。实验结果表明,磨损主要发生在刀具的后刀面,磨损机理为磨料磨损。前刀面上同时存在着磨料磨损和粘结磨损,但都不严重,没有形成月牙洼。刀具的磨损程度与刀具材料、切削用量、复合材料的增强相体积分数及尺寸等因素直接相关。     

金刚石刀具的正确使用

金刚石刀具是指用天然单晶金刚石（ND）及性能与之相近的人造金刚石（PCD）作成切削部分的刀具。用金刚石刀具加工铜、铝等有色金属和非金属耐磨材料时特别有效,其切削速度可比硬质合金高一个数量级 （例如铣削铝合金的切削速度为3000-4000m／min,高的甚至可达7000m／min）,刀具寿命比硬质合金高几十、甚至几百倍。     

基于DEFORM的刀具涂层对6061铝合金铣削性能影响研究

针对生产加工中常使用的6061铝合金,运用DEFORM有限元软件对6061铝合金的铣削过程进行了仿真,得出了涂层对于切削力,切削温度和刀具磨损的影响,并且对原因机理进行了探讨和涂层优选。为生产加工提供了有力的依据。     

切削介质对微细铣刀磨损影响的试验研究

在微细铣削加工中,尚缺乏切削介质对刀具磨损影响的研究.在干切削、浇灌切削液、微量切削液和低温冷风介质下,对6061铝合金进行了微细铣削试验,研究了刀具的磨损形式和机理、不同切削介质对刀具磨损、切削力和表面粗糙度Ra的影响规律.同时,确定出能减小刀具磨损和切削力,提高加工质量的最佳切削介质.结果表明:四种切削介质下刀具磨损的形式不完全相同,粘结磨损与磨粒磨损是造成刀具磨损的主要机理;切削力和表面粗糙度Ra的变化趋势可以辅助判断刀具磨损情况;相比于其它切削介质,微量切削液介质下刀具磨损小,切削力低,工件表面质量好,是微细铣削6061铝合金的最佳切削介质.为深入研究微细铣削刀具磨损和实际加工中选择切削介质有一定的参考价值.