［摘要］ 通過用掃描電鏡等方式檢測PCD刀具的性能，并與天然金剛石的相關參數(shù)進行比較，闡明了PCD刀具的優(yōu)異性能。通過PCD刀具對碳化硅高比強顆粒增強鋁基復合材料的試驗，考察了切削速度對切削力、切削溫度、刀具耐用度和切削長度的影響，總結出高硅鋁基復合材料切削中的合理切削速度。指出，在一定的切削條件下，當切削速度V=30～40m/min時，可獲得良好的綜合效益。
關鍵詞 PCD 切削速度 切削性能
The Optimum Velocity of Cutting SiCp Reinforced
Aluminium Matrix Composite with PCD Tool
Zhang Wenfeng PanXiaonan
(Institute of Aseronautical Materials,Beijing)
［Abstract］ The high performance of PCD tool were expounded by testing the property of PCD tool with SEM and comparison with natural diamond. Base on the test of PCD tool cutting high strength SiCp reinforced aluminum matrix composite，the influence of cutting speed on cutting force，surface roughness， tool life and the cutting length were discussed， and the optimum cutting speed in this course was summarized.It is shown that the best total efficiency can be obtained when the optimum velocity is from 30 to 40 meters per minute.
Keywords polycrystalline diamond tool cutting speed cutting performance
1 前言
隨著航空航天技術的發(fā)展，對材質輕量化、高強度的要求日益提高。高剛度、高強度顆粒增強鋁基復合材料是一種新研制出的能滿足特殊物理性能和要求的輕型合金材料，它具有高的強度、剛度和優(yōu)良的高溫力學性能，但材料中含SiC成分較大，對刀具磨損有較大影響，以高速鋼和硬質合金材料為主的刀具在切削時日益暴露出不足之處。金剛石與其他材料比較，在硬度、導熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)方面均具有不可比擬的優(yōu)越性能。金剛石與各種金屬材料、非金屬材料配對摩擦的摩擦量僅為硬質合金試件的1/50～1/800［1］。極低的摩擦系數(shù)不僅可減小切削力和變形量，而且在切削時不易產生積屑瘤，從而可獲得良好的加工表面質量。
PCD（多晶金剛石）刀具是新興的超硬刀具材料，由經(jīng)過精選的人造金剛石微晶體在高溫高壓下燒結而成。燒結過程中由于添加劑的加入，使金剛石晶體間的形成以TiC、SiC、Fe、Co和Ni等為主要成分的結合橋，金剛石晶體以共價鍵的結合形式牢固地嵌于結合橋構成的堅強骨架中，使PCD的硬度和韌性大大提高，所以PCD刀具有金剛石的高硬度，韌性卻比單晶金剛石高，刀片基體又有高的抗彎強度。用復合金剛石刀片進行車削加工，為碳化硅鋁基復合材料精加工提出一種新的高效加工方法［2，3］。
本文通過考察切削速度對切削力、切削溫度及刀具壽命的影響，總結出PCD刀具對切削這種材料過程中存在著合理的切削速度范圍。
2 試驗方法
試驗在CKM6132精密型車床上進行。測力時采用了Kistler測力儀、Kistler電荷放大器及SC16型光線示波器組成的測力系統(tǒng)。
試驗所采用的試件為航天用制件，其材料力學性能參數(shù)見表1。試驗刀具用美國通用公司生產的粗顆粒PCD復合片制成，其幾何參數(shù)及力學性能參數(shù)分別見表2和表3［2］。
表1 碳化硅鋁基復合材料的力學性能參數(shù)
Table 1 Mechanical properties of SiCp/Al Composites
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密度g/cm3 |
硬度HB | 抗拉強度MPa | 抗壓強度MPa
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