金刚石纤维刀具切削颗粒增强铝合金实验研究

摘要

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al复合材料)因其具有优异的综合性能,在汽车、航空航天、军事等领域得到了广泛的应用。然而,由于硬质颗粒的高硬度给铝基复合材料的加工带来了很大的困难,例如:刀具磨损快、刀具耐用度低、加工质量难于保证等,从而在一定程度上制约了SiCp/Al复合材料更为广泛的应用。因此,国内外众多学者致力于SiCp/Al复合材料的切削加工研究,从其研究成果不难发现,传统刀具切削加工SiCp/Al复合材料,存在着一种不可调和的矛盾——即刀具耐用度、切削效率、加工质量之间的矛盾。基于此问题,本文提出一种新型结构的聚晶金刚石(PCD)纤维刀具,开展了PCD纤维刀具与硬质合金刀具切削SiCp/Al复合材料的对比性实验,从切削力、已加工表面形貌、加工表面质量、材料去除率等方面进行了分析,为提高SiCp/Al复合材料的加工质量和加工效率开辟了一条新的道路,对SiCp/Al复合材料切削加工具有一定的指导意义和工程价值。
　　本文主要内容简述如下:
　　对SiCp/Al复合材料切削加工的国内外研究现状作了比较全面的综述,阐述了纤维刀具的构想来源及研制意义,提出了本文研究主要内容。
　　介绍了PCD纤维刀片制备、纤维刀片刃磨、纤维刀片装配过程,并基于PCD纤维刀具构思了SiCp/Al复合材料高效、精密加工实验方案;研究了PCD纤维刀具磨损形态及磨损机理,对单纤维刀片加工SiCp/Al复合材料表面形貌进行了分析。
　　开展了硬质合金刀具铣削SiCp/Al复合材料实验,采用极差分析法定性分析了主轴转速、切削深度、进给量对切削力、表面粗糙度的主次影响地位及影响趋势,得到了较优的铣削加工工艺参数,为该材料的铣削加工提供了一定依据。
　　分析了纤维刀具加工SiCp/Al复合材料过程中切削深度及进给量对切削力的影响,解释了纤维刀具切削力小及径向力切向力之比大于传统刀具的原因,计算了纤维刀具加工时单个纤维刀片最大未变形切削层厚度,观察了材料加工表面形貌,分析了切削深度及进给量对表面粗糙度的影响;研究了表面裂纹形成机制;最后从材料去除率、表面质量/表面粗糙度、切削力等方面,对纤维刀具、硬质合金刀具切削加工SiCp/Al复合材料进行了对比分析。
　　最后对本文的研究工作进行了总结,并对下一步的研究工作进行了展望。

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第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 颗粒增强铝基复合材料的制备方法

1.3 颗粒增强铝基复合材料的应用现状

1.4 颗粒增强铝基复合材料切削加工国内外研究现状

1.5 本文研究目的及意义

1.6 本课题来源及课题研究的内容

第2章 PCD纤维刀具制备与实验方案

2.1 引言

2.2 PCD纤维刀具设计及制备

2.3 实验方案设计

2.4 本章小结

第3章 单纤维刀片切削颗粒增强铝合金实验研究

3.1 引言

3.2 实验条件

3.3 实验结果分析

3.4 本章小结

第4章 硬质合金刀具铣削颗粒增强铝合金实验研究

4.1 引言

4.2 实验条件

4.3 实验结果分析

4.4 本章小结

第5章 金刚石纤维刀具加工颗粒增强铝合金实验研究

5.1 引言

5.2 实验条件

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文与参与的科研项目