為探索金剛石刀具（PCD）和涂層硬質(zhì)合金刀具加工45%SiCp/Al復(fù)合材料時的刀具磨損、切削力、表面粗糙度的變化規(guī)律,對45%SiCp/Al復(fù)合材料進(jìn)行了切削試驗。分別使用三向測力儀對切削力進(jìn)行測量,光學(xué)顯微鏡對刀具磨損進(jìn)行了觀察和測量。分析了PCD和涂層硬質(zhì)合金刀具磨損的演變過程及刀具磨損對切削力、表面粗糙度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,對于PCD刀具,前刀面磨損形式依次為晶粒脫落、磨粒磨損、粘結(jié)磨損并存在崩刃。后刀面的主要磨損形式為磨粒磨損,并伴有積屑瘤的產(chǎn)生。硬質(zhì)合金刀具前刀面磨損形式依次為涂層脫落、磨粒磨損,后刀面出現(xiàn)嚴(yán)重磨粒磨損并且出現(xiàn)粘附現(xiàn)象,用PCD刀具切削45%SiCp/Al復(fù)合材料,切削力隨積屑瘤增長或脫落呈周期性變化。用涂層硬質(zhì)合金刀具切削時,主切削力是PCD刀具的兩倍。對于PCD刀具,表面粗糙度也隨積屑瘤呈周期性變化。涂層硬質(zhì)合金刀具切削45%SiCp/Al復(fù)合材料的表面粗糙度大于PCD刀具,并且隨切削距離增加急劇增長。 

【文章來源】：組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2020,(07)北大核心

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【部分圖文】：

積屑瘤的高度與切削距離的關(guān)系

如圖4所示為兩種刀具后刀面磨損VB值,PCD刀具穩(wěn)定,后刀面磨損值隨切削距離緩慢增大,并且磨損值較小。加工到2km時,刀具后刀面磨損值為0.216mm,切削性能良好,刀具仍可繼續(xù)使用。對于涂層硬質(zhì)合金刀具后刀面磨損值急劇增長,當(dāng)切削到150m時刀具后刀面磨損值超出磨鈍標(biāo)準(zhǔn)值,刀具無法繼續(xù)使用。所以涂層硬質(zhì)合金刀具不適合45%SiCp/Al復(fù)合材料的精車加工,PCD刀具更合適。2.3 切削力

圖5 兩種刀具在不同切削距離下切削力的變化規(guī)律在25m～150m階段,切削力不斷增加,150m以后,切削力有突然的大幅度下降,然后又呈逐漸上升的趨勢是積屑瘤脫落與再生的反映。如果是復(fù)合材料顆粒脫落或界面開裂引起的切削力突然下降,切削力會立即回到先前的水平,而不是逐漸的上升[13]。當(dāng)積屑瘤發(fā)生增長時,切削力則變大,這與傳統(tǒng)材料加工不同。一般在切削塑性材料時,積屑瘤由“冷焊”作用產(chǎn)生,其硬度通常是工件材料的3倍,增加了刀具實際前角,從而減小切削力。然而,切削45%SiCp/Al復(fù)合材料時,黏附在前刀面的積屑瘤并不是上述環(huán)境作用產(chǎn)生的,而是工件材料機(jī)械鑲嵌作用的結(jié)果[14],所以黏強(qiáng)度和硬度相對較小,容易脫落。如圖5a所示,切削瘤的周期性變化使得切削力大幅波動,積屑瘤不僅不能減小Fz,反而會使 Fz顯著增加,也導(dǎo)致切削過程中刀具受到的機(jī)械沖擊增強(qiáng),加劇刀具破壞。所以45%SiCp/Al復(fù)合材料在切削過程中會出現(xiàn)隨切屑瘤成周期性變化。 對于Fx,Fy則為進(jìn)給方向與切削深度方向的擠壓力,切削作用不明顯,因此作用力較小。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3000853