摘要:

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1.文章导读

聚晶金刚石刀具铣削70 vol% Si/Al复合材料的磨损物理建模与机理研究 高体积分数硅颗粒增强铝基复合材料（Si/Al）因具备优异的导热性、耐磨性与低热膨胀系数，在航天、雷达通信和大规模集成电路等领域具有良好的应用前景。然而，材料内部高硬脆性的硅颗粒与高延展性的铝基体在加工过程中所引发的磨粒磨损与粘结磨损会导致刀具磨损快、加工效率低和加工损伤严重等问题。本文结合理论分析与试验，研究了铣削70 vol% Si/Al时的聚晶金刚石（PCD）刀具磨损行为，建立了考虑增强颗粒尺寸、位姿特征的刀具磨损模型，从磨损机理层面提升了对刀具寿命的预测精度。该模型以磨粒与粘结磨损理论为基础，分析了硅颗粒、铝基体与刀具组分的相互作用，深入研究了PCD刀具磨损机理演变机制。结果表明，模型与试验吻合良好，VB的平均相对误差约10%。同时，随着刀具磨损程度加深，磨粒磨损比例由初期磨损阶段的约40%增加至快速磨损阶段的约75%，而粘结磨损比例相应降低。在优选加工参数（v_c = 120 m·min^-1，f_z = 0.04 mm·z^-1）下，刀具寿命为33 min，表面粗糙度S_a为2.2 μm。本文为加工高体分Si/Al的刀具磨损预测提供了理论框架，并为刀具选用与工艺参数优选提供了指导。