第10期 2016年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265（2016)10003203
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2016.10.009
No.10 Oct.2016
涂层硬质合金刀具切削碳纤维复合材料磨损机理
尚晓峰，高石鑫
（沈阳航空航天大学机电工程学院，沈阳110136）
摘要：针对碳纤维复合材料切削过程中力其磨损的问题，采用涂层硬质合金其对碳纤维复合材料管材试件进行了切削试验。对切削过程中的刀具磨损形态、磨损原因和磨损规律进行了研究，并分析了切削速度对刀具磨损的影响。试验结果表明：涂层硬质合金刀具的磨损发生在后刀面和切削刃处，刀尖圆弧处磨损最严重，出现凹坑，刀具磨损后期，后刀面上有黑色粘结物。刀具磨损原因主要
是磨粒磨损，刀具磨损速度较快，刀具寿命低，并且切削速度的增加对刀具磨损的影响十分明显。关键词：碳纤维复合材料：涂层硬质合金刀具；刀具磨损：切削速度
中图分类号：TH142；TG506
文献标识码：A
Wear Mechanism Coated Cemented Carbide Tool during Cutting of CFRP
(Carbon Fiber Reinforced Plastics) SHANG Xiao-feng, GAO Shi-xin
(School of Mechanical and Electrical Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China) Abstract: According to the severe tool wear during cutting of carbon fiber reinforced plastics, a turning ex-periment of carbon fiber reinforced plastics pipe was conducted using Coated Cemented Carbide tools, inclu-ding the wear formation of coated cemented carbide, wear reason and wear regulation were studied, and the influence of cutting speed on tool wear were analyzed. The results show that the Coated Cemented Carbide tool wear mainly occurs in the flank face and cut edge, the corner of tool nose worn most seriously, with some pits on there. At the end of tool wear, there are some black dung bonding materials on the flank face. The main reason for wear is abrasive wear, and tool wear fast, the tool life is low. And the increasing of cutting speed on tool wear is very obvious.
Key words: carbon fiber reinforced plastics; coated cemented carbide tool; tool wear; cutting speed
0引言
碳纤维复合材料具有很高的比强度和比模量，耐高温、耐疲劳、热稳定性好等特点。目前已被广泛应用于航空、国防和交通运输结构件以及体育用品中] 碳纤维复合材料是各向异性材料，碳纤维复合材料由增强材料和基体材料构成，其中增强材料碳纤维硬度大，并且具有极强的研磨性，基体材料树脂具有较低的热传导率和较低的延展性。由于碳纤维复合材料具有以上特性，所以在切削加工中会出现很多问题，主要的问题是严重的刀具磨损和低劣的表面质量。
已经有国内外学者对碳纤维复合材料加工过程中的刀具磨损机理进行了研究。日本学者花崎伸作等[2] 分析了碳纤维复合材料切削加工中最大的问题是严重的刀具磨损和低劣的表面质量，刀具磨损主要是后刀面磨损。
目前，对碳纤维复合材料的后加工仍以硬质合金
力具为主，碳纤维复合材料切削加工过程申易发生严重的刀具磨损3]，所以对碳纤维复合材料切削过程中的硬质合金刀具磨损机理进行了研究。
试验以涂层硬质合金力具车削碳纤维复合材料管材为研究对象，对切削过程中涂层硬质合金刀具的磨损形态、磨损原因以及磨损规律进行了研究，并对切削速度对刀具磨损的影响进行了分析。
切削试验 1
1.1工件材料
试验采用的被切削试件材料为采用纤维缠绕法制成的碳纤维复合材料管材，如图1所示。增强纤维材料为直径7μm的PAN系（聚丙烯腈）高强度碳纤维，纤维体积含有率为50%，基体材料为热固性树脂环氧树脂，试验采用的碳纤维复合材料管材外径为74mm，
收稿日期：2015-12-17；修回日期：2016-01-19
作者简介：尚晓峰（1972一），男，辽宁海城人，沈阳航空航天大学副教授，博士，研究方向为石油井下工具开发与研究，（E-mail)xfshang@jlshif
com；通讯作者：高石鑫（1989一），男，沈阳人，沈阳航空航天大学硕士研究生，研究方向为碳纤维复合材料切削技术研究，（E-mail）
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