SiCp/Al复合材料复杂曲面的精密加工刀具设计*

黄 斌，段富海，袁绪武，张 昊，黄毅韬

（大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116024）

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铝基碳化硅复合材料(SiCp∕Al)是采用铝合金作基体，以碳化硅颗粒作增强相，通过粉末冶金技术烧结制成的一种金属基复合材料。SiCp∕Al复合材料拥有一般金属合金材料所不具备的低密度、高比强度、高比刚度、高耐磨性、低热膨胀系数、高耐蚀性和可采用传统金属加工工艺加工等优良性能[1-2]，被广泛应用于航空航天和先进武器装备中。随着碳化硅增强相体积分数的增加，其硬度、脆性显著增加，且多数零件的曲面并不是简单的平面或圆面，常规刀具难以完成加工，刀具磨损现象严重，导致加工质量不好、加工成本过高。因此，高体积分数SiCp∕Al复合材料加工刀具的研究具有重要意义。

聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond，PCD)是目前世界上发现的人造物质中最硬的材料[3]。与硬质合金刀相比，PCD刀具具有寿命长、切削速度高、耐冲击性好、工件表面质量稳定等特点[4]。在铝基碳化硅复合材料的加工中，PCD刀具的使用可减少材料表面的刀纹，降低其表面粗糙度，增加刀具寿命。

利用多轴联动加工中心，以多刃球头立铣刀为加工刀具的铣削加工是工件复杂曲面的重要加工形式[5]。由于工件材料和刀具材料的特殊性，刀具的几何参数不能简单依照已有标准的参数来选择。因此，本文综合工件材料特性、刀具材料特性、刀具磨损特性等，以提高加工质量和刀具耐用度为目的，进行多因素优化设计，得到新的四刃PCD球头立铣刀。……