超声扭转振动铣削C/SiC复合材料表面粗糙度研究

为了改善C/SiC复合材料铣削表面质量,研究了超声扭转振动铣削对表面粗糙度的影响。通过对C/SiC复合材料进行超声扭转振动及传统铣槽加工试验,结合Box-Behnken响应曲面试验分析,得到了超声扭转振动铣削条件下各切削要素(主轴转速、进给速度、切削深度)对表面粗糙度的显著性,并建立了表面粗糙度预测模型。研究表明:与传统铣削相比超声扭转振动铣削可有效降低铣削表面粗糙度;各加工要素对表面粗糙度影响重要程度依次为切削深度,主轴转速,进给速度;在试验工艺范围内表面粗糙度预测模型准确可为切削参数优选和表面粗糙度控制提供依据。

C/SiC复合材料超声扭转振动铣削抑制损伤产生的机理

传统铣削加工碳纤维增强碳化硅(C/Si C)复合材料极易产生加工损伤,而超声振动加工技术是切削难加工材料的理想方法之一。为了分析超声扭转振动铣削C/Si C复合材料抑制损伤产生的机理,以传统铣削加工为参照,在分析超声扭转振动铣削刀具运动轨迹的基础上,利用两种刀具在超声扭转振动铣削与传统铣削状态下对C/Si C复合材料进行铣槽加工,并对试验中切削力、刀具磨损情况和铣槽质量进行检测与分析。结果表明,切削力是影响加工损伤产生的重要因素,而施加超声扭转振动后两种刀具的切削力均低于传统铣削切削力,两种刀具的切削状态也得到了改善,其中硬质合金铣刀底刃磨损面积降低了23.7%,有效避免了槽壁加工表面崩边及毛刺现象。