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,韧性较低,在加工超硬材料时容易产生崩刃。本文通过PCD刀具及硬质合金刀具钻孔CFRP时刀具磨损、加工质量的对比说明刀具性能。
1钻削试验
11试验材料和试验设备机床采用某立式加工中心,轴向力测定系统包括压电式传感器YDXIII9702,电荷放大器YE5850、AD转换器和计算机组成;后刀面磨损的研究设备包括体视显微镜、图像标尺软件ImageMeasure及JEOLJSM6380LV型扫描电镜。试验材料为环氧树脂基碳纤维增强复合材料,以平纹交织形式铺层,碳纤维体积分数为60,厚度为10mm,其具体性能如表1。12试验刀具及方法
f试验选用2种钻头(φ12mm整体硬质合金麻花钻、φ12mmPCD麻花钻)进行单因素试验来比较钻削时间、钻削轴向力及后刀面磨损值VB的关系。试验参数:主轴转速2000rmi
、进给速度40mmmi
。每3个孔测量一次轴向力及VB值。
2试验数据及分析
硬质合金钻头YG6X试验结果如表2所示。由于PCD钻头的耐磨性远高于YG6X,在钻削开始阶段,VB值过小不宜测量,故从第17个孔开始测量其后刀面磨损值VB和轴向力,并适当放宽测量孔数间隔,试验结果如表3所示。从表2~3可以看出,后刀面的磨损值VB与轴向力均随钻孔数量的增加而增大。随即给出硬质合金YG6X与PCD钻头加工孔数、后刀面磨损值VB及轴向力之间的关系对比图如图1~3所示。从图1、2中可以看出,随着加工孔数的增加,后刀面的磨损值VB与轴向力均持续上升。图3说明轴向力随着VB值的增大而增加。工业中,刀具的磨钝标准为0610。但从图2、3中可以发现,加工第9个到第12个孔之间,轴向力的变化趋势趋于平缓,达到了正常磨损阶段,切削的接触面积增大,单位面积上受到的压力逐渐减小,后刀面的表面已经磨平,因此磨损速度相对变慢,切削过程比较稳定,是刀具的有效工作阶段;而加工第12个孔时,即当后刀面的磨损值VB达到012时,达到刀具的急剧磨损阶段,轴向力的斜率变大,使轴向力的增大趋势更加明显,轴向力达到177N,因此工业中加工CFRP材料时,对刀具的耐磨性要求更高。轴向力斜率突变是由于在切削加工过程中,持续产生的切削热和切削摩擦力使刀具持续磨损。随着刀具的不断磨损,切削热和切削摩擦力也随着增大,产生恶性循环。当磨损值达到一定数值时,即切
f削热和切削摩擦力也达到一定临界点,轴向力突然增大。使用体式显微镜和扫描电镜拍摄钻头表面磨损形式我们可以发现,在切削刃的后刀面发生了严重的磨粒磨损,CFRP中的碳纤维硬度很高,在切削过程中硬质点不停磨损刀具后刀面,对刀具r
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