机械工程材料
MATERSALSFORMECHANCALENGINEERING
2014年12月第38卷第12期Vol.38No.12Dec.2014
两种铣刀在切削碳纤维增强塑料时的磨损机理
吴红2，陈燕"，韩胜超
（1.南京航天航空大学机电学院，南京210016；2.芜湖职业技术学院，芜湖241006）
摘要：用TiB涂层硬质合金铣刀和金刚石涂层硬质合金铣刀分别对碳纤维增强塑料进行铣削加工试验，通过扫描电镜、三维视频显微镜等研究了两种涂层刀具的磨损形态和磨损机理。结果表明：刀具交替切削软的树脂基体和高强度的碳纤维而产生的交变应力以及高强度碳纤维对切削刃的高频冲击作用是促使刀具发生崩刃和涂层剥落的主要原因；金刚石涂层刀具由于有极高的硬
种刀具铣削碳纤维增强塑料的磨损机理均为磨料磨损。
关键词：碳纤维增强塑料；涂层硬质合金铣刀；金刚石涂层；磨损机理
中图分类号：TG506.7
文献标志码：A
文章编号：1000-3738(2014)12-0029-04
WearMechanismofTwoMillingCuttersinCuttingCarbon
FiberReinforcedPlastics
WU Hong'-2, CHEN Yan', HAN Sheng-chao'
(1. College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,
Nanjing 210016, China; 2, Wuhu Institute of Technology, Wuhu 241006, China)
Abstract; A TiB, coating carbide milling cutter and a diamond coating carbide milling cutter were used to cut carbon fiber reinforced plastics (CFRPs ) in order to study the wear morphology and wear mechanism of these two carbide tools by scanning electron microscopy and three-dimensional video microscopy. The results show that the alternate stress generated during the altermately cutting of soft resin matrix and high strength carbon fiber and the high frequency impact of the high strength carbon fibers on the tool edge caused the chipping and coating peeling of the tools, The life of diamond coating cutter was significantly higher than that of the TiB, coating cutter, and the surface roughness of the former was also lower than that of the latter because of high hardness and wear resistance of diamond coating. Abrasive wear was the wear mechanism of these two cutters.
Key words: carbon fiber reinforced plastic; coating carbide milling cutter; diamond coating; wear mechanism
0引言
碳纤维是先进复合材料最常用的增强体，具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高热导等特性，比强度和比模量也优于其他无机纤维。碳纤维增强塑料已广泛用于航空、航天、医疗器械、建筑等领域。
与金属切削不同，切削碳纤维增强塑料时的切削力很不均匀，这主要是因为纤维增强塑料中纤维的配置方向对切削过程有较大影响。切削碳纤增强
收稿日期：2013-08-28；修订日期：2014-08-04
基金项目：国家科技重大专项课题项目（2012ZX040003-031）作者简介：吴红（1967一），女，安徽芜潮人，副教授，硕士。
万方数据
塑料时，刀具的磨损相当严重，刀具的磨损反过来又会增大切削力，使加工表面的质量进一步下降[1-2]。碳纤维增强塑料的机械加工技术一直是制约其产业发展的一个重要因素。因碳纤维增强塑料的多相结构及其力学性能各向异性使得它的机械加工条件比较恶劣。目前，国内外学者对碳纤维增强塑料机械加工的研究主要集中在切削机理和刀具改进等方面，而对切削碳纤维增强塑料时刀具的磨损机理方面的研究还不够深人和全面。
涂层硬质合金刀具是在普通硬质合金刀片表面上，采用化学气相沉积或物理气相沉积等工艺方法制备一层高硬度难熔化合物，使刀片既保持了普通硬质合金基体的强度和韧性，又使其表面具有更高
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