SiCp/Al 鋁基碳化硅復(fù)合材料具有獨特的力學(xué)和物理性能，在航空航天、精密儀器及汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于材料中存在增強相，加大了材料的硬度和耐磨性，使該類鋁基復(fù)合材料的切削過程變得非常困難，導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)重、加工效率低及工件表面質(zhì)量差，并限制了 SiCp/Al 的進(jìn)一步應(yīng)用 。

圖：切削速度對表面粗糙度和刀具磨損的影響

車削不同顆粒含量 SiCp/Al 鋁基碳化硅時，切削參數(shù)的選取對工件的表面質(zhì)量和刀具的磨損程度有著重要影響。本研究從切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量 3 個方面對刀具前刀面磨損和工件表面粗糙度進(jìn)行了單因素分析。當(dāng)進(jìn)給量 0.05mm/r、背吃刀量0.5mm，切削速度從 60m/min 增大到 100m/min 時，表面粗糙度和刀具磨損量隨切削速度的變化如圖 6 所示。相比于顆粒體積分?jǐn)?shù)為 25% 微米級SiCp/Al 復(fù)合材料，顆粒體積分?jǐn)?shù)為 5% 納米級 SiCp/Al 復(fù)合材料得到的表面粗糙度值更小，刀具磨損更小。當(dāng)切削速度增大，表面粗糙度值減小，且刀具磨損速度也加快，當(dāng)切削速度大于 80m/min 時，刀具磨損劇烈，刀具的使用壽命也急劇下降。當(dāng)切削速度和背吃刀量保持不變，表面粗糙度和刀具前刀面磨損量隨著進(jìn)給量的變化如圖 7 所示。當(dāng)切削速度 40m/min、背吃刀量 0.5mm，進(jìn)給量從0.06mm/r 增大到 0.1mm/r 時，表面粗糙度值呈明顯增大趨勢。另外，進(jìn)給量增大，刀具磨損速度也加快，當(dāng)進(jìn)給量大于0.08mm/r 時，刀具磨損劇烈，導(dǎo)致刀具使用壽命急劇下降。相比于顆粒體積分?jǐn)?shù)為 25% 微米級 SiCp/Al，顆粒體積分?jǐn)?shù)為 5% 納米級 SiCp/Al在切削加工時的表面質(zhì)量更好，刀具磨損也更小。當(dāng)切削速度為 40m/min，進(jìn)給量為 0.05mm/r，被吃刀量從 0.6mm 增大到1mm 時，表面粗糙度和刀具磨損量隨著背吃刀量的變化關(guān)系如圖8 所示。此時，表面粗糙度 Ra 值呈增大趨勢，背吃刀量增大，刀具磨損速度加快，刀具磨損劇烈，刀具的使用壽命急劇下降。相比于顆粒體積分?jǐn)?shù)為 25% 微米級 SiCp/Al 復(fù)合材料，顆粒體積分?jǐn)?shù)為 5% 納米級 SiCp/Al復(fù)合材料在切削加工時，刀具磨損量較小。

本文對不同粒度 SiCp/Al 鋁基碳化硅復(fù)合材料的 PCD 刀具切削過程展開了研究，得到了顆粒含量和切削參數(shù)對已加工表面質(zhì)量和刀具磨損的影響規(guī)律，研究結(jié)果為選擇合適的切削參數(shù)提供了理論依據(jù)。選取本文切削參數(shù)進(jìn)行研究時，可以得出如下結(jié)論：（1）與顆粒體積分?jǐn)?shù) 5% 納米級SiCp/Al 復(fù)合材料相比，體積分?jǐn)?shù)為25% 微米級 SiCp/Al 鋁基碳化硅復(fù)合材料在相同的切削參數(shù)時 PCD 刀具磨損更為嚴(yán)重，且工件已加工表面質(zhì)量相對較差。

（2）切削試驗結(jié)果表明隨著切削速度的增大，已加工表面粗糙度值減小，刀具磨損加劇。隨著進(jìn)給量和背吃刀量的增加，工件表面粗糙度值增大，刀片前刀面磨損量加劇。

本文節(jié)選自盆洪民博士 PCD刀具車削不同顆粒含量SiCp/Al復(fù)合材料試驗研究一文。

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