苗永鑫,焦安源,李海一,刘杰,孙鹏.高体积分数SiCp/Al复合材料的螺旋铣削试验研究[J].表面技术,2024,53(14):164-172.
MIAO Yongxin,JIAO Anyuan,LI Haiyi,LIU Jie,SUN Peng.Experimental Study of Helical Milling of High Volume Fraction SiCp/Al Composites[J].Surface Technology,2024,53(14):164-172
高体积分数SiCp/Al复合材料的螺旋铣削试验研究
Experimental Study of Helical Milling of High Volume Fraction SiCp/Al Composites
投稿时间:2023-08-13  修订日期:2024-01-06
DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.14.015
中文关键词:  SiCp/Al复合材料  螺旋铣削  切削机理  有限元仿真  表面质量
英文关键词:SiCp/Al composites  helical milling  cutting mechanism  finite element simulation  surface quality
基金项目:
作者单位
苗永鑫 辽宁科技大学 机械工程与自动化学院,辽宁 鞍山 114051 
焦安源 辽宁科技大学 应用技术学院,辽宁 鞍山 114051 
李海一 辽宁科技大学 机械工程与自动化学院,辽宁 鞍山 114051 
刘杰 辽宁科技大学 机械工程与自动化学院,辽宁 鞍山 114051 
孙鹏 辽宁科技大学 机械工程与自动化学院,辽宁 鞍山 114051 
AuthorInstitution
MIAO Yongxin School of Mechanical Engineering and Automation, Liaoning Anshan 114051, China 
JIAO Anyuan School of Applied Technology, University of Science and Technology Liaoning, Liaoning Anshan 114051, China 
LI Haiyi School of Mechanical Engineering and Automation, Liaoning Anshan 114051, China 
LIU Jie School of Mechanical Engineering and Automation, Liaoning Anshan 114051, China 
SUN Peng School of Mechanical Engineering and Automation, Liaoning Anshan 114051, China 
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中文摘要:
      目的 分析体积分数为55%的SiCp/Al复合材料在螺旋铣削加工条件下的材料去除机理,提高制孔的孔径精度和表面质量,降低表面粗糙度,为螺旋铣削加工提供一定理论基础。方法 首先,基于螺旋铣削运动规律分析复合材料中单一碳化硅颗粒的受力状况及不同去除形式。其次,对铝基体、碳化硅颗粒以及刀具进行建模,模拟碳化硅颗粒在加工过程中的去除形式,并分析3种典型去除形式对表面粗糙度的影响。再次,以螺旋铣削的方式,采用直径为4 mm的PCD铣刀在8 mm厚的SiCp/Al复合材料上制备直径为6 mm的孔。通过响应面法,以主轴转速、进给速度和螺距作为优化变量,孔径精度和表面粗糙度作为优化指标,建立相应的响应分析模型,得到切削参数与优化指标的多元回归方程,研究各工艺参数之间的交互作用。最后,对响应面法得到的较优工艺参数进行试验验证。结果 当主轴转速为3 388 r/min(切削速度为42.575 m/min)、进给速度为175 mm/min、螺距为0.26 mm时,制孔满足孔径H7的技术要求,表面粗糙度Ra值为1.530 3 μm。结论 适当提高切削速度可增大颗粒被切断的概率,相较于颗粒被挤压和颗粒被拔出,颗粒被切断时已加工表面质量更好。
英文摘要:
      The work aims to analyze the material removal mechanism, simulation and experimental results of SiCp/Al composites with a volume fraction of 55% under the conditions of helical milling machining, to summarize the rules affecting the accuracy of the hole diameter and the surface quality, to meet the technical requirements of the hole diameter H7 and reduce the surface roughness, and at the same time, to provide a certain theoretical basis for the helical milling machining of SiCp/Al composites with high volume fractions.
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