聚晶金刚石刀具切削各向同性热解
石墨过程中的磨损机理
王 奔1 刘东玺1 王明海1,2 印文典1 郑耀辉1
1.沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,沈阳,110136
2.北京航空航天大学,北京,100191摘要:针对各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损过快的问题,采用聚晶金刚石(PCD )刀具进行了切削加工试验三研究了切削过程中PCD 刀具的磨损形式二磨损规律以及刀具磨损对表面加工质量的影响三试验结果表明:PCD 刀具磨损主要发生在后刀面上,
磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损三磨损区域可以分为平行沟槽和严重磨损两种形貌三初始磨损阶段,磨损带长度急剧增大,并在切削1200m 后进入正常磨损阶段三切削过程中还出现了石墨切屑在磨损区域的黏附堆积和刀具崩刃现象三切削初期,
随着切削距离的增大,加工表面粗糙度值急剧增大,切削距离为600m 时表面粗糙度达到最大值
1.7μm 三
关键词:各向同性热解石墨;聚晶金刚石刀具;刀具磨损;表面粗糙度
中图分类号:TH 161 DOI :10.3969/j .issn.1004-132X.2015.20.005Wear Mechanism of PCD Tool durin g Cuttin g of Isotro p ic P y rol y tic Gra p hite Wan g Ben 1 Liu Don g xi 1 Wan g Min g hai 1,2 Yin Wendian 1 Zhen Yaohui 11.Ke y Laborator y of Fundamental Science for National Defense of Aeronautical Di g ital Manufacturin g Process Shen y an g Aeros p ace Universit y ,Shen y an g ,1101362.Beihan g Universit y ,Bei j in g ,100191Abstract :Accordin g to the ra p id tool wear durin g cuttin g of isotro p ic py rol y tic g ra p hite ,a turnin g ex p eriment of isotro p ic py rol y tic g ra p hite was conducted usin g PCD tools.The wear formation of PCD tool ,tool life and the effects of tool wear on the machined surface were studied.Based on the ex p eri -mental results and anal y ses ,the results show that the PCD tool wear mainl y occurres in the flank face ,and the wear forms are abrasive wear and oxidation wear.The wear area can be divided into two kinds of mor p holo gy :p arallel g rooves and severe wear.The len g th of wear re g ion is increased fast in the first sta g e.When the cuttin g distance is lar g er than 1200m ,the cuttin g tool enters the normal wear sta g e.Besides ,chi p accumulation in wear re g ion and tool ed g e chi pp in g a pp ear in the cuttin g p rocess.With the increase of cuttin g distance ,the rou g hness of machined surface increases fast.And the maximum rou g hness is as 1.7μm when the cuttin g distance is of 600m.Ke y words :isotro p ic py rol y tic g ra p hite ;p ol y cr y stalline diamond (PCD )tool ;tool wear ;surface rou g hness
收稿日期:20150121
基金项目:国防基础科研计划支持项目0 引言各向同性热解石墨不仅具有传统碳质材料的共性优点,如耐高温二高导热/导电性二耐磨性和润滑性等,而且相对于碳/碳复合材料还具有气密性好二抗粘结性强二热膨胀系数低和对高低温交变的适应性良好[1-3]等特点三目前,各向同性热解石墨已经成为机械密封领域中关键部件的首选材料,
主要应用于航空航天二精密机械二核工程二医学等
现代高科技行业,例如飞机的刹车盘二航空发动机
涡轮轴间密封环二固体火箭发动机喷管喉衬部件二医学人工心瓣等[4-5]三各向同性热解石墨材料属于脆性材料,硬度
很高,在较小的弹性变形之后就会发生脆性断裂三
另外,在各向同性热解石墨的制备过程中,由于设
备二理论和工艺的不完善,在其内部的局部区域存
在孔隙二夹杂硬质颗粒二裂纹等组织缺陷,这些组
织缺陷会严重影响加工过程的稳定性和成品件的
加工质量[6-9]三各向同性热解石墨切削加工过程中的问题较多,主要集中在表面加工质量和形面精度低二边缘断裂和崩角现象严重二刀具磨损严重[3]等,其中,刀具磨损严重已经成为限制各向同
性热解石墨广泛应用的瓶颈三
国内外学者对石墨材料加工过程中刀具磨损
机理进行了研究三钟启茂[10]研究了金刚石涂层四1272四聚晶金刚石刀具切削各向同性热解石墨过程中的磨损机理
王 奔 刘东玺 王明海等