[发明专利]一种TiB₂/7050Al铝基复合材料铣削加工方法

说明书

本发明一种TiBsubgt;2/subgt;/7050Al铝基复合材料铣削加工方法，属于难加工材料铣削加工技术领域；首先通过线切割TiBsubgt;2/subgt;/7050Al铝基复合材料得到加工样件；然后采用刀尖圆弧半径r＝0.2mm，并做过钝化处理的PCD平底铣刀对样件进行铣削加工，采用不添加冷却液的干式铣削，铣削方式为顺铣，同时将铣削工艺参数进行设定；最后通过全自动刀具扫描仪测量铣刀后刀面磨损量；直到铣刀4个齿中有一个齿侧刃的后刀面磨损量VB达到0.3mm或刀具出现崩刃现象时，停止该铣刀的加工。采用本发明的加工方法，在难加工TiBsubgt;2/subgt;/7050Al铝基复合材料铣削加工中刀具寿命在50min～70min，是硬质合金刀具寿命的4～6倍，刀具寿命得到明显提高；并且TiBsubgt;2/subgt;/7050Al铝基复合材料铣削表面粗糙度较小而加工残余压应力较大，加工表面质量得到提高。

技术领域

本发明属于难加工材料铣削加工技术领域，具体涉及一种TiB₂/7050Al铝基复合材料铣削加工方法。

背景技术

TiB₂/7050Al铝基复合材料是一种近年来研究和发展的新型原位自生颗粒增强铝基复合材料，与纤维增强及外加型颗粒增强铝基复合材料相比，TiB₂/7050Al铝基复合材料的增强颗粒通过化学反应在铝基体材料内部直接原位生成，其增强相更加细小(亚微米甚至纳米级尺寸)，增强颗粒外形更圆整、尖角少，增强相与基体结合界面更干净、界面相容性更好，这使得增强颗粒分布更加均匀，易于材料的塑性变形和机械加工。同时，TiB₂/7050Al铝基复合材料密度低、比强度高、比模量高、耐磨损，在航空航天、汽车制造、交通运输等行业领域表现出了极具吸引力的应用前景，是当前颗粒增强铝基复合材料的研究热点之一。

然而，由于TiB₂/7050Al铝基复合材料中硬质TiB₂增强颗粒的存在，使其在机械加工中存在刀具磨损严重、加工表面质量不高等问题，属于典型的难加工材料。Yifeng Xiong等研究人员在International Journal of Advanced Manufacturing Technology，86(2016)3517-3526发表的论文“Tool wear mechanisms for milling in situTiB₂particle-reinforced Al matrix composites”，采用硬质合金平底铣刀对TiB₂/7050Al铝基复合材料进行铣削加工并研究刀具磨损，发现硬质合金铣刀磨损十分严重，刀具加工15min左右即已磨钝，刀具寿命短。汪文虎、刘晓芬等研究人员公开的专利“原位自生型TiB₂颗粒增强铝基复合材料超声振动辅助加工方法，CN10948298B，中国”，采用超声振动辅助加工技术对原位自生型TiB₂颗粒增强铝基复合材料进行铣削，可以提高刀具的使用寿命；然而，超声振动辅助加工需要特定的硬件设备及技术来支撑，这在一定程度上限制了该方法在企业工厂中的使用和推广。此外，Yifeng Xiong等研究人员在InternationalJournal of Refractory Metals and Hard Materials，54(2016)407-416发表的论文“Surface integrity of milling in-situ TiB₂ particle reinforced Al matrixcomposites”，采用硬质合金平底铣刀对TiB₂/7050Al铝基复合材料进行铣削加工并研究加工表面完整性，发现加工表面粗糙度普遍偏高，且加工表面残余压应力值不大，甚至出现残余拉应力，TiB₂/7050Al铝基复合材料的加工表面质量不高。在上述专利对TiB₂/7050Al铝基复合材料进行铣削加工时，存在硬件设备、技术门槛等限制问题，限制了新型TiB₂/7050Al铝基复合材料在工业上的快速推广和工程化应用。而在以上两篇文章中对TiB₂/7050Al铝基复合材料进行铣削加工时，则存在刀具磨损严重、加工表面质量不高的问题。