一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法技术

本发明专利技术一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，为一种铣削低体分退火态碳化硅颗粒增强铝基复合材料加工方法，铣削过程分为粗加工和精加工：使用直径为10mm的双刃铣刀对原始表面进行粗加工，此时加工深度尽量控制在0.5mm到1mm之间，分5到10次完成，以减小切削热，粗加工主要为实现加工表面找平。粗加工后进入精加工，在加工表面形成油膜，起到润滑和减磨作用，辅助刀具将附着在加工表面的切屑排除。油水汽化后带走大量切削热，提高刀具寿命和表面精度。在加工完成后需要将工件放在自然条件下放置半年，以此减少残余应力。本发明专利技术方法有效提高刀具寿命，减少加工成本，有助于节能减排，有效避免了浪费。有效避免了浪费。有效避免了浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法


[0001]本专利技术涉及一种质地坚硬复合金属材料精密铣削加工方法，特别是涉及一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法。

技术介绍

[0002]SiCp/Al复合材料以铝合金为基体相，以适当体积分数的碳化硅颗粒为增强相.这种材料具有高比强度、尺寸稳定性好、热膨胀系数低、导热性能良好、耐磨、抗腐蚀等优良性能，适合应用于航天航空领域。
[0003]由于铝基碳化硅颗粒增强复合材料中碳化硅颗粒质地较硬，加工时对刀具磨损的影响较大，提高了加工的难度，使加工表面质量下降，且切削时因颗粒导致切削应力波动较大，加工后残余应力也会影响工件质量，需要对加工后材料进行特殊处理。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，本专利技术通过综合设计的铣削加工方法，可以保护刀具，延长刀具寿命，也可以使排屑更为流畅，自然时效降低了零件内部的残余应力，提高了工件尺寸精度，也增加了其耐用性，对提升低体分退火态碳化硅颗粒增强铝基复合材料的加工，提出了一种优异的加工方法，满足了特殊材料精密加工的质量要求。
[0005]本专利技术的目的是通过以下加工方案实现的：一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：使用金刚石双刃铣刀进行加工找平；粗加工参数为：切削速度为376.8m/min,进给速度为200mm/min，切削深度为0.5mm；或加工深度在5mm至10mm之间选择，分5到10次完成；步骤2：使用金刚石单刃铣刀精加工，辅以油水混合的微量润滑；精加工参数为：切削速度47.1m/min，进给速度为10mm/min，切削深度为80μm；步骤3：加工结束后在自然条件下放置半年以消除加工后出现的残余应力。
[0006]所述的一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，所述复合材料为低体分碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其颗粒体积分数为20%，作为基体相的材料为Al2009，作为增强相的材料为SiC，其平均直径为7μm。
[0007]所述的一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，所述加工找平采用大直径为10mm的金刚石双刃铣刀进行加工找平，接着使用1.5mm的金刚石单刃铣刀进行精加工。
[0008]所述的一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，所述粗加工参数为：切削速度376.8m/min,进给速度为200mm/min，切削深度为0.5mm；精加工切削参数为切削速度47.1m/min，进给速度为10mm/min，切削深度为80μm。
[0009]所述的一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，所述润滑使用油水混合物，通过压缩空气完成雾化，在加工表面形成油膜，使切削屑排出和切削热的散出。
[0010]本专利技术的优点与效果是：本专利技术通过粗加工为精加工找准定位做足准备，通过油水混合的微量润滑既可以保护刀具，延长刀具寿命，也可以使排屑更为流畅，加工表面更为平整。最后通过自然时效降低了零件内部的残余应力，提高了工件尺寸精度，也增加了其耐用性。以上综合因素共同作用对提升低体分退火态碳化硅颗粒增强铝基复合材料的加工表面质量由较大帮助。
附图说明
[0011]图1为本专利技术实施例的低体分退火态碳化硅颗粒增强铝基复合材料铣削加工示意图：图2为本专利技术实施例的材料铣削过程的有限元仿真图；图3为本专利技术实施例的材料铣削加工后的2d表面形貌图；图4为本专利技术实施例的材料铣削加工后亚表面的电子显微镜检测结果图。
实施方式
[0012]下面结合附图所示实施例对本专利技术进行详细说明。
[0013]本专利技术一种铣削低体分退火态碳化硅颗粒增强铝基复合材料加工方法，包括以下步骤：步骤1：使用大直径的金刚石双刃铣刀进行加工找平。粗加工参数为：切削速度为376.8m/min,进给速度为200mm/min，切削深度为0.5mm。如果有需求，加工深度可以在5mm至10mm之间选择，分5到10次完成。
[0014]步骤2：使用小直径的金刚石单刃铣刀精加工，辅以油水混合的微量润滑。精加工参数为：切削速度47.1m/min，进给速度为10mm/min，切削深度为80μm。
[0015]步骤3：加工结束后需要在自然条件下放置半年以消除加工后出现的残余应力。
[0016]低体分退火态碳化硅颗粒增强铝基复合材料的颗粒体积分数为20%，增强相由平均直径为7μm的颗粒组成，基体材料为Al2009.。
[0017]使用10mm的金刚石双刃铣刀进行粗加工找准平面，然后使用直径0.8mm的金刚石单刃铣刀进行精加工。
[0018]润滑方式为油水混合润滑，通过压缩空气完成油水的雾化，在加工表面形成油膜，起到润滑和减磨作用，辅助刀具将附着在加工表面的切屑排除。
[0019]加工后残余应力的消除方式为自然时效处理，通过把零件暴露于自然环境中，经过半年时间，使其尺寸精度达到稳定。
[0020]精加工切削参数为切削速度47.1m/min，进给速度为10mm/min，切削深度为80μm，表面粗糙度为0.029μm。
[0021]如图1所示，一种铣削低体分退火态碳化硅颗粒增强铝基复合材料加工，首先由直径10mm的铣刀进行粗铣找平，而后通过1.5mm直径铣刀进行精铣，加工低体分的碳化硅颗粒增强铝基体复合材料，精加工过程中需要以油水混合的微量润滑来降低切削热的产生和加快切屑的排除，以获得更好的表面质量。在加工结束后再自然环境下放置半年以低成本的方式降低残余应力。具体实施过程如下：如图2所示，铣削加工前先使用有限元仿真软件，对切削过程进行仿真模拟，以得
到加工过程中颗粒和基体发生的破坏形式。铝基碳化硅颗粒增强复合材料发生的主要破坏是塑性变形和脆性断裂，基体是塑性材料。发生塑性变形后材料易加工表面出现不平整情况，颗粒是脆性材料，加工时被刀具挤压破坏，不放或全部颗粒被拔出出现凹坑。
[0022]加工开始由直径为10mm的双刃铣刀进行找平，初步对材料进行去除，此时表面质量还不高，粗加工的切削参数为：切削速度为376.8m/min,进给速度为200mm/min，切削深度为0.5mm；接着通过直径为1.5mm的单刃铣刀对材料进行精加工，需辅以油水混合的微量润滑，精加工时为保证产品质量需要及时排除碎屑，也需要对刀具进行降温以延长刀具寿命，提高生产效率，微量润滑既节约成本也能获得较好的效果，精加工的切削参数为：切削速度47.1m/min，进给速度为10mm/min，切削深度为80μm。
[0023]如图3所示，由精加工后铣削表面2d表面形貌图和真实表面检测结果可以得知，加工表面较为平整，出现的缺陷较少，取三次粗糙度测试结果的平均值可以得到表面粗糙度为0.029μm.从图中也可以看出产生的破坏主要是凹坑和因塑性变形产生的毛刺，与有限元仿真结果一致。
[0024]如图4所示，由材料的亚表面测试结果可以看出来材料中颗粒收到挤压会产生裂纹，也可以看出表面较为平整，已满足工业生产的质量要求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：使用金刚石双刃铣刀进行加工找平；粗加工参数为：切削速度为376.8m/min,进给速度为200mm/min，切削深度为0.5mm；或加工深度在5mm至10mm之间选择，分5到10次完成；步骤2：使用金刚石单刃铣刀精加工，辅以油水混合的微量润滑；精加工参数为：切削速度47.1m/min，进给速度为10mm/min，切削深度为80μm；步骤3：加工结束后在自然条件下放置半年以消除加工后出现的残余应力。2.根据权利要求1所述的一种铝基碳化硅颗粒复合材料精密铣削加工方法，其特征在于，所述复合材料为低体分碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其颗粒体积分数为20%，作为基体相的材料为Al2009，作为增强相...

【专利技术属性】
技术研发人员：高奇，张科，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：