关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 PCD刀具超声振动车削SiCp-Al复合材料时的切削力特性研究 .doc.doc

PCD刀具超声振动车削SiCp-Al复合材料时的切削力特性研究 .doc.doc

PCD刀具超声振动车削SiCp-Al复合材料时的切削力特性研究…

上传者: liu开东 2017-12-22 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《PCD刀具超声振动车削SiCp-Al复合材料时的切削力特性研究 .docdoc》,可适用于考试题库领域,主题内容包含PCD刀具超声振动车削SiCpAl复合材料时的切削力特性研究docPCD刀具超声振动车削SiCpAl复合材料时的切削力特性研究引言SiCpAl复合材符等。

PCD刀具超声振动车削SiCpAl复合材料时的切削力特性研究docPCD刀具超声振动车削SiCpAl复合材料时的切削力特性研究引言SiCpAl复合材料是一种刚性颗粒增强型金属基复合材料由于它具有比强度和比刚度高、线膨胀系数小、尺寸稳定性好、耐磨耐热性好、可重熔性好、价格低廉等优点因此被广泛应用于航天、航空和汽车工业。由于该材料中加入了高强度的硬脆SiC陶瓷颗粒极大地提高了基体材料的力学性能同时具有复合材料宏观各向同性的特点。另一方面正是由于SiC增强颗粒的加入使这种复合材料的机械加工性恶化加工时刀具磨损剧烈难以保证加工精度和加工表面质量。研究表明高速钢刀具和硬质合金刀具在切削SiCpAl复合材料时暴露出越来越多不足因此不少学者致力于研究和开发适合加工SiCpAl复合材料的新型刀具材料。多晶金刚石(PCD)是一种新型超硬刀具材料PCD刀具由精选的人造金刚石微晶体在高温高压下烧结而成由于在烧结过程中加入了添加剂使金刚石晶体间形成了以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等为主要成分的结合桥金刚石晶体以共价键形式牢固镶嵌于结合桥构成的坚固骨架中使PCD的硬度和韧性大大提高。因此PCD刀具既具有金刚石的高硬度又具有强于单晶金刚石的高韧性同时刀片基体还具有很高的抗弯强度。用PCD刀具车削加工金属基碳化硅颗粒增强复合材料是一种精密、高效的新型加工方法已有许多学者对此进行过研究但大都局限于利用PCD刀具进行普通切削加工。近年来应用超声振动切削方法加工难加工材料显示出加工精度高、质量好的优点其良好的加工性能引起人们的极大关注超声振动加工正逐渐成为精密、超精密加工的重要手段之一。笔者基于PCD刀具加工SiCpAl复合材料的普通车削与超声振动车削试验对PCD刀具超声振动切削金属基碳化硅颗粒增强复合材料的加工工艺进行了初步探讨分析对比了切削速度、进给量和切深等切削参数对切削力的影响规律试验和讨论结果对金属基复合材料的切削加工(尤其对薄壁类、细长轴零件的加工)具有一定指导意义。切削试验条件机床:CA普通车床刀具:PCD焊接车刀工件材料:金属基复合材料SiCpAl棒料熔铸重量百分含量粒度m长度mm。振动装置:自制纵向振动装置(振幅microm频率kHz)。图切削速度与切削力的关系试验获得的切削速度与切削力的关系如图所示。由图可见普通切削时随着机床转速增大切削力变化不大。振动切削时由于其脉冲切削效应在一个振动周期T内只有tc时间进行切削故平均切削力Fc为脉冲切削力峰值的tcT且随着切削速度增加有效切削时间tc变长平均切削力Fc也逐渐增大。当切削速度接近临界切削速度(即tcTasymp)时Fc=Fc(此时即为普通切削状态)。由图可见切削力随转速增大而逐渐增大的变化趋势:当转速为rmin时振动切削的切削力只有普通切削时的随着转速增大有效切削时间随之增加当转速增大到rmin时振动切削的平均切削力增大到普通切削时的左右当转速接近临界转速时振动切削即转化为普通切削。由此可知试验结果与理论分析基本吻合。表切削力Fc与进给量f的关系进给量f(mmr)振动切削力Fc(N)普通切削力Fc(N)图切削深度与切削力的关系切削深度对切削力的影响试验与测量为研究切削深度的变化对超声振动切削力的影响在切削试验中保持机床转速n=rmin、进给量f=mmr不变仅改变切深ap。分别测量切深ap=mm、mm、mm时超声振动切削和普通切削的切削力Fc试验结果见表。结果与分析试验获得的切削深度与切削力的关系如图所示。由图可见切削力对切削深度的变化相当敏感。当切深apmm时振动切削力仅为普通切削力的当切深达到mm时振动切削力和普通切削力逐渐接近表明随着切深的增加刀具单位面积上的切削负荷增大刀具振幅减小振动切削的脉冲切削效应减弱使振动切削时的平均切削力增大。综合分析普通切削和超声振动切削时切削力与切削参数的单因素关系试验结果可知:与普通车削相比超声振动车削的平均主切削力Fc明显减小。在较小切削用量下Fc的减小尤为显著。在超声振动车削条件下随着切削用量的加大切削力稳定增加。超声振动车削的切削力切削速度特性与普通切削时因积屑瘤影响而表现出的切削力切削速度特性有明显区别。显微观察表明在相应的的切削速度范围内超声振动车削不会产生积屑瘤。当切削速度v大于临界切削速度时超声振动车削仍具有上述特点当v增大到一定值后切削力的增加趋于平缓。振动切削时切削力与切削参数的多因素正交试验与分析表试验因素水平表试验因素转速(mmin)进给量(mmr)切深(mm)水平水平水平多因素正交试验方案对SiCpAl金属基复合材料进行超声振动车削的切削力正交试验通过回归正交分析讨论切削力与各切削参数之间的关系并选择最合适的振动切削参数。转速、进给量和切深是车削过程中最重要且基本独立的三个参数因此选择上述三个参数作为正交试验因素。采用L()正交表作三因素、三水平的正交试验(不考虑交互作用)建立表所示试验因素水平表。试验结果与分析根据表所列切削条件采用L()正交表可得表所示切削力试验数据。表切削力试验数据试验序号转速(mmin)进给量(mmr)切深(mm)径向切削力(N)主切削力(N)对表数据进行正交回归分析可得回归系数B、检验参数t和检验值F为回归方程为F=vfap=vfap采用F检验法检验回归方程效果因为F=F()=所以该回归方程相当显著。回归方程中的各个自变量则采用t检验因为t所以切深对于切削力是不可忽略因素。由回归方程的指数可知f、v、ap对切削力的影响是递增的。由切削力与各因素的关系可知:切削力与切深基本成正比这与普通切削规律相似进给量对切削力也产生正影响但对切削力的影响程度不如切深切削速度对切削力的影响程度大于进给量这是因为振动切削时随着切削速度的增大振动周期内刀具的有效切削时间增加从而导致切削力增大。结论与普通车削相比在较小切削用量下超声振动车削具有平均主切削力较小的显著优势。采用超声振动车削时在兼顾加工效率的前提下应适当选取较小的切削速度以有效减小切削力从而减少工艺系统的变形在加工薄壁件、细长轴等刚性较差零件时可获得满意的加工精度。由切深ap的指数特点可知要减小切削力必须使apmm由此也可说明超声振动车削特别适合精密和超精密加工。

职业精品

用户评论

0/200
    暂无评论

精彩专题

上传我的资料

热门资料

资料评价:

/5
0下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

返回
顶部

Q