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高体分SiCp/Al复合材料具有高的比强度、比模量、热导率和耐磨性,低的热膨胀系数,在航空航天、光学精密仪器、电子、先进武器等高科技领域具有很好的应用前景。由于SiC颗粒增强相和Al合金基体相截然不同的力学特性,使其加工较单纯的金属材料或脆性材料更为困难,加工机理也更为复杂。特别是SiCp/Al复合材料薄壁件同时还具有刚性差,在切削力和切削热的作用下极易发生变形和振动等问题,加工质量难于保证。同时,SiC颗粒周围应力分布不均匀,在切削加工中易造成应力集中、产生裂纹、损伤等。因此,研究高体分SiCp/Al复合材料薄壁件高速铣削的切削加工机理及变形、损伤有着重要的理论和实际意义。本文在对SiCp/Al复合材料高速精密加工研究发展状况进行较为全面的综述分析基础上,应用理论分析和实验研究相结合的方法对高体分SiCp/Al复合材料薄壁件高速精密铣削的表面形成及表面质量、切削力变化特征及影响因素、切削温度及温度场、加工变形及损伤等进行了深入系统的研究,主要研究内容和成果如下:(1)研究了SiCp/Al复合材料薄壁件的切削加工表面形成机理,提出了顺铣、逆铣两种铣削方式下SiCp/Al复合材料薄壁件的表面形成机制及表面微观和宏观形貌特征;研究提出了高速铣削SiCp/Al复合材料的切屑形态特征及形成机理;分析提出了高速铣削SiCp/Al薄壁件已加工表面的缺陷特征及形成机理;研究提出了高速铣削SiCp/Al复合材料薄壁件已加工表面粗糙度的变化特征及铣削方式、切削用量和刀具几何参数对薄壁件不同部位已加工表面粗糙度的影响规律。(2)针对SiCp/Al复合材料薄壁件的特点,研究提出了在切削全长,中部径向铣削力较两端要大的切削力变化特征;研究了铣削方式对切削力的影响,指出逆铣方式下的切削力均大于顺铣;研究提出了切削用量、刀具几何参数和切削路径对薄壁件切入部、切削中部和切出部铣削力的影响规律;对铣削力的时域和频域特点进行了分析,指出刀齿切入频率在力频谱中起主导作用,切削过程稳定无振颤。研究结果为减小切削变形,优选切削用量提供了理论和实验依据。(3)研究了铣削方式、切削用量和刀具几何参数对SiCp/Al复合材料薄壁件各部位切削温度及温度场分布的影响。提出了顺铣和逆铣两种铣削方式下切削温度及温度场在切削过程中的变化规律和特征;提出了铣削速度、进给量、径向切深对铣削过程中工件和刀具表面温度的影响规律;提出了前角和刃倾角对切削温度的影响;为减小高体分SiCp/Al复合材料薄壁件加工热变形及工艺参数的合理选择提供了理论指导。(4)研究了高速铣削SiCp/Al复合材料薄壁件的弹性变形特征及加工损伤机理。得到了切削速度,进给量和径向切深对铣削过程中工件弹性变形的影响规律;提出了高速铣削高体分SiCp/Al薄壁件时内部损伤、边界缺损和边缘过切的特征和产生机理。指出内部损伤主要由基体的延性破坏、增强相的破裂和增强体在界面处脱粘等裂纹扩展形成;边界缺损主要是由于切出端对切削层材料支撑强度下降,切削层材料连同工件边缘本体一起沿负剪切角方向剪切滑移形成;在工件的切入端和切出端存在明显的过切现象,由于刃倾角为正顺、逆铣过切的形态不同;研究结果为减小SiCp/Al复合材料薄壁件的加工变形和损伤的抑制提供理论指导。