基于声发射的高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料切削刀具效能评估

为评估加工高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料时切削刀具的极限效能,采用声发射信号作为硬质合金刀具、氮化硼涂层刀具、聚晶金刚石刀具在不同工况下的磨损在线监测信号,通过试验绘制声发射信号随刀具磨损的变化曲线,明确刀具磨损随时间变化的规律,确定刀具的极限效能,同时借助扫描电镜观测刀具磨损形态和刃口磨损特征尺寸。研究结果表明,采用声发射信号作为刀具磨损监测信号评估刀具极限效能的方法可行,声发射信号不再出现明显能量波动的时刻达到刀具的极限寿命。加工高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料时,硬质合金刀具切削性能最差,氮化硼涂层刀具切削性能较好,聚晶金刚石刀具切削性能最优。采用氮化硼涂层刀具加工高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料时,建议切削参数为转速2 500 r/min、进给速度200 mm/min、切削深度0.5 mm。采用聚晶金刚石刀具加工高体积分数碳化硅颗粒铝基复合材料时,建议切削参数为转速3 000 r/min、进给速度300 mm/min、切削深度0.3 mm。