后刀面的研磨作用,在后刀面沿切削速度方向划出沟痕,形成磨粒磨损。磨粒磨损最严重处为后刀面主切削刃的外缘处。相同时间内,切削刃外缘的切削行程最长,所受到的冲击力、摩擦力及摩擦热也最为严重,切削条件最为恶劣。CFRP中的碳纤维作为硬质点并不是均匀分布在材料之中,切削过程相当于断续切削,刀刃处承受持续的交变载荷,由于硬质合金本身的抗弯强度和韧性较差,所以在承受交变应力的过程中,容易产生崩刃。切削刃后刀面的粘附磨损,类似于切削金属时的积屑瘤。在切削CFRP的过程中,刀具和CFRP的导热性差,热量无法及时散出,加工温度持续升高,使CFRP中的树脂软化,切削过程中的持续接触应力,使刀具和材料产生分子级别间的接触,在接触点形成强力的粘着,且粘着物不会随着持续切削脱落,严重影响后刀面的切削能力。通过对试验数据的分析,可以得出,PCD钻头钻削CFRP材料时,仍然符合随着钻孔数量即加工时间的增加,后刀面的磨损值及轴向力随之增大的规律。同时也可以看出,随着加工孔数的增多,轴向力和VB值的变化并不明显,可以推断,PCD刀具加工CFRP的效果远好于硬质合金。使用体式显微镜和扫描电镜拍摄钻头表面磨损形式观察PCD刀具的照片发现,PCD钻头主要的磨损形式为磨粒磨损和切屑粘附。PCD刀片在切削过程中持续承受交变载荷和热作用,致使PCD刀片产生机械疲劳和热疲劳,导致PCD表
f层材料的粘结晶粒之间产生微裂纹,进而使金刚石颗粒之间的连接状态恶化,晶界强度降低,刀具抗磨能力下降。随着切削时间的增加,金刚石颗粒周围的粘结剂被刮除,使PCD颗粒脱落,造成磨粒磨损。PCD钻头是将PCD刀片钎焊在高速钢基体上,而PCD刀片的导热性强于高速钢基体,因此PCD刀片附近的高速钢基体的热量比较集中,软化的树脂粘附在高速钢基体上。
3结论
(1)从数据上分析,随着钻头钻孔数量的增加,硬质合金钻头YG6X和PCD钻头,钻孔轴向力及刀具后刀面磨损值VB均增大。PCD钻头的上升趋势较YG6X缓慢,由此说明PCD钻头更适于加工CFRP。(2)YG6X在钻削过程中会产生磨粒磨损、粘着磨损及崩刃,这主要是刀具导热性差,较脆且强度不够造成的;PCD刀具出现磨粒磨损和粘着磨损的形式,但是磨粒磨损程度较慢,且粘着物主要集中在高速钢基体上,对切削性能影响不大,故PCD钻头更适合加工CFRP。(3)试验中的数据和图片显示,PCD钻头在钻削CFRP材料时表现出良好的切削性能,刀具磨损缓慢,磨损形式简单。参考文献1上官倩芡,蔡泖华碳纤维及r