铣削碳纤维复合材料刀具磨损试验研究.pdf

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1、第3期机电技术75铣削碳纤维复合材料刀具磨损试验研究叶衔真王大镇刘菊东杨小皤于东民晋家伟(集美大学机械与能源工程学院，福建厦门361021)摘要：采用未涂层和CVD金刚石薄膜涂层两种硬质合金铣刀，对碳纤维复合材料进行铣削试验，使用3D激光扫描镜对刀具磨损形貌和磨损量进行测量，分析了刀具的磨损机理和切削用量对刀具磨损的影响。试验结果表明：后刀面磨损是两种刀具的主要磨损形式，磨损机理为磨料磨损，未涂层硬质合金铣刀同时存在着刀具破损现象；切削速率和背吃刀量对刀具后刀面的磨损影响较为显著；未涂层与CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀相比较，后刀面的磨损量保持在2．3—3．8

2、倍之间，从刀具的耐磨性考虑，CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀可以用于碳纤维复合材料的生产加工。关键词：侧铣；碳纤维复合材料；刀具磨损；磨损机理中图分类号：TB332TG714文献标识码：A文章编号：1672—4801(2014)03—075—03碳纤维复合材料具有比强度、比刚度高，耐疲(10hp)，主轴最高转速为8000r／min，切削进给劳陛能好及可设计『生等特点，可显著降低航天器等(、y、z轴)最大速度为6000mm／min。的重量。随着材料性能及工艺水平的不断提高，碳刀具参数如表1所示。纤维复合材料已由次承力结构件变成主承力结构表1试验用铣刀参数件，在航天

3、、航空、军事等领域得到广泛应用u。刀具直径／ram齿数前角，(。)后角／(。)螺旋角，(。)碳纤维复合材料属难加工材料，其加工过程中硬质合金铣刀8471530易产生分层、撕裂、毛刺、拉丝、崩块等缺陷，尺寸控金刚石涂层铣刀81252O4O制比较困难，加工时刀具温度很高，极易产生发热冷却方式：干切削并使用工业吸尘器进行吸堵塞，从而导致碳纤维复合材料基体表面产生碳化尘；切削方式：侧铣(顺铣一逆铣一顺铣一逆铣一现象，影响表面质量口】。因此，研究不同种类铣削刀⋯⋯循环往复)。切削参数如表2所示。具切削后的磨损部位、形态和机理，探索切削用量表2切削参数对刀具磨损程度的影响，

4、进而选择合理的切削用量及刀具的材料，对提高碳纤维复合材料加工用刀具耐用度和切削加工质量具有重要的意义。本文从碳纤维复合材料的材料特性及其可加工工艺性角度出发，选定试验刀具材料、确定合理工件材料为330ram~330mmX1．2mm尺寸规的试验切削条件，基于单因素法进行铣削试验。格的碳纤维复合材料板，特性如表3所示。切削后进行检测、分析试验结果，通过比较CVD表3工件材料特性金刚石薄膜涂层和未涂层的硬质合金铣刀磨损形态和磨损量，确定刀具磨损机理、寻找切削用量对刀具后刀面磨损量变化规律，为更好利用该类材线密度／延伸率／纵向拉伸强度／纵向拉伸模量／料进行有益的工艺探索

5、。(mg／m)％GPaGPa1试验部分1．1铣削试验1．2检测仪器及方法铣削机床是厦门大金机械有限公司生产的检测仪器为日本基恩士VK～XIO03D激光扫TAKAMTJ一700型数控铣床，该机床的加工范围描镜，主要对刀具的磨损形貌和磨损量进行测为800mmX550mm，主电机额定功率为7．5kW量。当每次单因素切削实验铣削长度至3m时，+福建省自然科学基金计划资助项目(2011J01321)；福建省科技重大专项专题项目(2012HZ0001—1)；集美区科技计划项目(20128C01)作者简介：叶衔真(1986一)，男，硕士研究生，研究方向：难加工材料加工与先进制

6、造技术通讯作者：王大镇(1962一)，男，教授，博士，硕士生导师，研究方向：复合材料等难加工材料的加工技术等。