一種基于基體熱軟化效應(yīng)的復(fù)合材料高效高精銑削工藝的制作方法
【專利摘要】一種基于基體熱軟化效應(yīng)的高體積分?jǐn)?shù)（體積分?jǐn)?shù)大于30%）SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料零件的銑削工藝，其中包含銑削加工工藝參數(shù)、PCD刀具顆粒度、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、粗/精加工刀具懸伸長度/直徑、刀具的幾何尺寸和形狀，最終實(shí)現(xiàn)對該種材料零件的高效高精度銑削加工，保證已加工工件表面粗糙度Ra值穩(wěn)定達(dá)到0.4μm以下。
【專利說明】一種基于基體熱軟化效應(yīng)的復(fù)合材料高效高精銑削工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明解決了高體積分?jǐn)?shù)SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料加工效率、加工精度低、刀具磨損快的問題，屬于金屬切削加工工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁基碳化硅復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比剛度、低熱膨脹系數(shù)、低密度、高屈服強(qiáng)度、良好的尺寸穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性以及耐磨、耐疲勞等優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能，使其在航空航天、汽車、軍事、電子、體育用具等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是目前高體積分?jǐn)?shù)SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料存在加工效率和精度低、刀具磨損劇烈等問題，嚴(yán)重制約了其工業(yè)應(yīng)用。
[0003]目前通常采用普通銑削方式對鋁基碳化硅材料進(jìn)行低速銑削加工，其加工效率低，刀具磨損嚴(yán)重，并且加工工件的表面粗糙度Ra值一般都大于I U m,很難達(dá)到較高的加工精度要求。研究發(fā)現(xiàn)，干式高速銑削的方式產(chǎn)生的熱量能夠軟化鋁基碳化硅復(fù)合材料的基體材料，使得SiC顆粒在刀具推力的作用下較易被壓入基體材料中，從而提高加工表面質(zhì)量。為此，本研究基于基體熱軟化效應(yīng)的高速銑削方法，根據(jù)SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)為30%以上的高體積分?jǐn)?shù)SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料的特點(diǎn)，研究了相應(yīng)的加工工藝方案，實(shí)現(xiàn)了針對該材料零件的高效高精度銑削加工工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種基于基體熱軟化效應(yīng)的高體積含量(體積含量大于30%) SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料零件的銑削加工工藝，其中包含銑削加工工藝參數(shù)、PCD刀具顆粒度、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、粗/精加工刀具懸伸長度、刀具的幾何尺寸和形狀，最終實(shí)現(xiàn)對該種材料高效高精度銑削的加工，保證已加工工件表面粗糙度Ra值小于0.4iim。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]附圖1:刀具幾何形貌
[0006]附圖2:典型零件加工過程示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0007]以附圖2中所示SiC體積分?jǐn)?shù)為65%的鋁基復(fù)合材料典型零件的加工為例，其完整的加工工藝分為粗銑和精銑兩步。所用刀具為P⑶刀具，顆粒度為IOii m，刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為VC=0.6mm,粗/精加工刀具的懸伸長度L為刀具直徑d的3倍，刀具的端面形貌如附圖1所示。具體實(shí)施過程如下:
[0008]1、將立銑刀安裝到數(shù)控銑床的相應(yīng)刀位上，將2mm厚的長方體形工件安裝在銑床工作臺上。
[0009]2、通過數(shù)控銑床的接觸式定位探頭測量工件的位置，求出工件中心坐標(biāo)，然后根據(jù)工件幾何尺寸要求和初始側(cè)壁加工余量0.2mm確定刀具切入坐標(biāo)點(diǎn)和環(huán)形走刀路徑。[0010]3、采用刀尖圓弧半徑r=0.4mm的O 3立銑刀進(jìn)行粗加工，將銑刀順時(shí)針旋轉(zhuǎn)推進(jìn)到加工切入處，設(shè)定切深0.02mm,銑削速度150m/min，每齒進(jìn)給量0.02mm/r,沿上步確定的走刀路徑進(jìn)刀。加工過程中為保證刀具壽命，大部分為順銑，僅虛線部分為逆銑。
[0011]4、以同樣的切削用量和加工路線逐層加工，直到深度方向余量為0.1mm時(shí)為止。
[0012]5、采用刀尖圓弧半徑為r=0.1mm的03立銑刀進(jìn)行精加工。切深0.02臟，銑削速度150m/min,每齒進(jìn)給量0.01mm/r。此時(shí),側(cè)壁不留余量,更新環(huán)形走刀路徑的具體位置，刀具開始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)沿新路徑走刀。
[0013]6、以同樣的切削用量和加工路線逐層加工，直到深度方向余量為Omm時(shí)為止。
[0014]7、退出銑刀，高體積分?jǐn)?shù)SiC顆粒的鋁基復(fù)合材料的薄壁件銑削加工完成。工件槽內(nèi)加工表面粗糙度Ra值小于0.4 ii m。
【權(quán)利要求】
1.一種基于基體熱軟化效應(yīng)的高體積分?jǐn)?shù)(體積分?jǐn)?shù)大于30%)SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料零件的銑削工藝，其中包含銑削加工工藝參數(shù)、PCD刀具顆粒度、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、粗/精加工刀具懸伸長度、刀具的幾何尺寸和形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于高體積含量SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料零件的銑削加工工藝，其特征在于，所述具體加工工藝參數(shù)為:切削速度100~500m/min，進(jìn)給量.0.02~0.05mm/r,銑削深度0.05~0.3mm,從而使基體達(dá)到熱軟化溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于高體積含量SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料零件的銑削加工工藝，其特征在于，所述P⑶刀具顆粒度為I~20 ii m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于高體積含量SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料零件的銑削加工工藝，其特征在于，所述刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為:后刀面的最大磨損量VC=0.4~0.8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于高體積含量SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料零件的銑削加工工藝，其特征在于，所述粗/精加工刀具懸伸長度為:懸伸長度和刀具直徑的比值L/d為2~4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于高體積含量SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料零件的銑削加工工藝，其特征在于，所述刀具幾何尺寸為:刀具前角￥。=2°，刀尖圓弧半徑r=0.1~.0.5mm,單刃統(tǒng)刀。
【文檔編號】B23C3/00GK103658785SQ201310641976
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】解麗靜, 王西彬, 王濤, 彭松, 孫峰, 史興寬, 付納新 申請人:北京理工大學(xué)