高体分sicpal复合材料超声高速铣削试验研究.docx

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中图分类号: 密 级:公开
UDC:621 单位代码:10460
高体分 SiCp/Al 复合材料超声高速铣削试验研究
The experimental study of high volume fraction SiCp/posites with ultrasonic high-speed milling
申请人姓名支新涛申请学位工学硕士学科专业机械工程研究方向精密加工导师向道辉职称副教授
提交日期 答辩日期
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致谢
本论文首先要感谢我的指导老师向道辉副教授,这篇论文是在向道辉老师的悉心指导与鼓励下完成的。在开展项目研究、参加学术会议、撰写论文等方面向老师提供了很多专业性的指导。向老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风和诲人不倦的高尚师德,深深地感染和激励着我。在三年的实验室时光里,向老师不仅在学业上给我以悉心指导,同时还在思想、生活上给我无微不至的关怀,在此谨向向老师致以诚挚的感谢!
特别要感谢同课题组的赵波、刘传绍、焦锋、高国富教授以及童景琳、赵明利老师。在研究生三年期间,他们不仅在学****上给了我大量的帮助和指导,在实验上也不时地给予指导,使我的实验能够顺利地进行与完成。他们工作一丝不苟、学术严谨的态度都将成为我生活、工作和学****的动力。
衷心感谢机制试验室崔峰老师和李瑜老师。在我做实验期间,他们耐心地指导我实验,他们是我实验完成的方向灯,在我实验碰到难题的时候,是他们指导我,帮助我解决难题,是他们的帮助使我在实验过程中少走了很多的弯路,使我的实验能够顺利地完成,在此对他们的热心帮助表示最诚挚的谢意。
感谢师弟岳广喜、刘海涛等在试验上给予的帮助。本论文在“河南省高等学校精密制造技术与工程重点学科开放实验室”完成,在此致谢。同时感谢机制实验室的同窗,是他们让我的校园生活变得更加丰富多彩,愿同窗友谊之树长青。
向在百忙中抽出时间参与本论文评审的各位教授、专家表示衷心的感谢。同时感谢父母这么多年来的养育之恩,没有他们无私深沉的爱,没有他们在
背后默默无闻的奉献和支持,我无法静心地去完成我的论文,这些都是我顺利完成论文的最大动力。最后,向曾经给过我帮助的所有亲人、朋友、老师和同学表示衷心的感谢。
摘要
碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)是一种新型复合材料,具有高强度, 高弹性模量,耐高温等优点,在航空航天、汽车制造等领域的应用前景十分广阔。随着其内部高硬度的增强相 SiC 含量的提高,加工更加困难,严重阻碍了这种材料的发展。为了解决高体积含量的 SiCp/Al 复合材料的加工问题,本文将超声波纵向高频振动引入铣削中,希望能够降低普通铣削有害振动对加工质量的影响, 减少***磨损,降低铣削力和提高铣削质量,扩大超声辅助加工工件的范围。
本文对高体分 SiCp/Al 复合材料在超声高频纵向振动下的铣削特性进行了研究。建立了超声振动切削力的理论模型,利用自制的超声波铣削系统对加工过程中的铣削力的变化规律和各个铣削参数对铣削力的影响进行研究,最后通过金相显微镜和电镜分析了超声铣削下工件表面的微观结构,建立了超声纵向振动铣削的表面形成的二维和三维模型,对 SiC 体积含量超过 60%的 SiCp/Al 复合材料的材料去除过程进行了研究,利用粗糙度仪和白光干涉仪研究了各个铣削参数对表面粗糙度的影响规律,通过工具显微镜研究了***磨损形态,分析了***磨损的原因。
研究结果表明:在相同切削参数下,超声高频纵向振动铣削 SiCp/Al 复合材料时的切削力低于普通铣削;超声铣削下 SiC 颗粒剪断的概率大大提高;超声纵向振动铣削下切屑为锯齿型切屑,普通铣削为崩碎切屑;超声振动下***磨损量远小于普通铣削;铣削 SiCp/Al 复合材料时,***磨损主要是后刀面磨损,磨损