颗粒增强复合材料加工表面粗糙度及刀具设计(3)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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经反复试验,设计的切削刀具的几何参数为：刀具前角为5°～10°,具有较大的刀具后角和大的修光圆弧半径；前刀面具有大的负倒棱前角。倒棱的宽度和前角与材料增强相颗粒大小有关，后接圆弧过渡的熨压带，以利于使凸出的硬质点向加工表面下压，减小其对切削刃和熨压带的划擦磨损。较大的前角使切屑能以一定的压力沿前刀面顺利流出，由于切屑中SiC颗粒对前刀面的磨擦作用，在一定程度上可实现刀具的“自磨锐”。

根据这一思路，设计了具有熨压光整作用的硬质合金外圆车刀。刀具材料为YG8，刀具几何参数为：前角γ0=6°，主后角α0=10°，主偏角κr=90°，副偏角κr′=15°，刀尖圆弧半径rε=0.20mm。此外，在副切削刃与刀尖连接处，刃磨出大圆弧过渡，并在副切削刃上磨出负倒棱。

3．熨压光整刀具的试验结果

试验结果表明，刀具采用90°主偏角可有效减少切削时刀具对工件的径向分力，减轻由此产生的材料中硬颗粒的回弹。再通过刀具修光棱面的熨压、光整作用，使已加工表面的粗糙度明显下降。此外，刀具的熨压作用可使已加工表面发生延展和拉伸，产生基体材料塑性流动，从而可弥合表面微观裂纹，减少应力集中现象。

从试验可知，为了取得最佳的切削表面效果，刀具的引导光整棱面，其高度应小于轮廓微观不平度的平均高度，以减少母体材料的受压弹性变形；其宽度应大于进给量f，以实现连续的熨压。对于不同颗粒尺寸和体积分数的SiCp/Al材料，引导光整面的尺寸会稍有变化，可通过试验进行优化。

为了验证新型刀具的效果，对1、2号材料进行了切削试验。测试结果显示，对材料1车削15分钟后，刀具未产生明显的磨损带，继续车削材料2约40分钟后，刀具光整棱面的宽度仅增加了0.1mm。在整个切削试验中，已加工表面的粗糙度值基本稳定，Ra最大值不超过0.8μm。经切削光整加工后，试验材料的加工表面粗糙度测试结果为：材料1的已加工表面的粗糙度Ra的平均值为1.08μm；材料2的粗糙度Ra的平均值为0.52μm，均小于由PCD刀具切削的加工表面粗糙度试验结果。熨压刀具与常规刀具相比，由于具有熨压光整作用，已加工表面的粗糙度明显下降。 (

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