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摘要：用硬质合金YG6和高速钢W18Cr4V为切削刀具，研究了碳化硅颗粒增强ZL201复合材料中的碳化硅颗粒含量及其尺寸等参数对切削加工性能的影响。试验结果表明：碳化硅颗粒尺寸越大、碳化硅含量越多，对刀具的磨损速度越快；在相同材料、相同切削条件下，高速钢比硬质合金刀具磨损速度快；碳化硅颗粒粗大，加工工件表面粗糙度大，且随颗粒含量的增加而增大，而碳化硅颗粒细小时，加工表面粗糙度较小，且随着颗粒含量的增加而减小。探讨了刀具磨损机理，认为复合材料对刀具的磨损属磨粒磨损。 1 前言 颗粒增强铝合金复合材料，其价格低廉，性能优良，生产工艺简单，成为新材料研究的一个重要领域和发展方向。特别是颗粒增强铸造铝合金复合材料，其性能可用选择不同的基体合金，改变加入物的数量、大小和分布来进行调整。由于硬的碳化硅等颗粒分布在较软的铝合金基体中，使复合材料的切削加工性能同基体合金差别较大。目前用刀具切削仍然是金属基复合材料的重要加工方法，研究复合材料的切削加工性能对保证零件的加工质量，降低生产成本，提高生产效率等有着非常重要的意义。但颗粒增强铸造铝合金复合材料切削加工性能的研究报导很少。影响材料切削加工性能的因素较多，而材料对刀具的磨损速度及工件表面的粗造度是表征其切削加工性能的重要方面。本文用硬质合金YG6和高速钢W18Cr4V为切削刀具，研究了碳化硅颗粒增强ZL201合金复合材料的切削加工性能，探讨了切削加工机理，以便为正确制定颗粒增强铸造铝合金复合材料的切削加工工艺提供依据。 2 试验方法 复合材料用熔体搅拌法制取，基体合金及复合材料用金属模浇铸成40mm坯料，基体合金为ZL201，试样经淬火+完全人工时效处理。碳化硅颗粒平均直径为14µm和80µm，选用四种复合材料进行试验：5%SiC-wt(14µm)、10%SiC-wt(14µm)、5%SiC-wt(80µm)、10%SiC-wt(80µm)。 切削刀具选用硬质合金YG6和高速钢W18Cr4V车刀。刀具几何参数为g=6°，a=8°，Kr=90°，K′r=15°，ls=0°。 在C6132普通车床上进行干切削试验。选用两组参数： ① vc＝28m/min，ap=0.4mm，f=0.2mm/r。② vc=72m/min，ap=0.2mm，f=0.1mm/r。用读数显微镜测量车刀后刀面的磨损值VB，用JSG—1型光切法显微镜测量复合材料己加工表面的粗糙度。
3 试验结果及讨论 1.碳化硅颗粒尺寸对切削性能的影响 在不同的切削参数条件下，用硬质合金和高速钢刀具切削复合材料和基体合金。试验材料对刀具后刀面的磨损曲线如图1、图2所示。可见无论是高速钢还是硬质合金刀具，在相同切削参数下，复合材料对其后刀面的磨损量均比基体合金大。为了比较不同复合材料对刀具后刀面的磨损速度，把图中曲线进行一元线性回归处理，其回归方程的斜率即为该曲线对应复合材料对刀具的磨损速度(mm/min)。 
曲线的回归方程为：
曲线1：VB=0.012+0.061t 曲线2：VB=0.017+0.034t 曲线3：VB=0.018+0.018t 曲线4：VB=-0.0145+0.013t
(a) 曲线的回归方程为： 曲线1：VB=0.028+0.082t 曲线2：VB=0.007+0.042t 曲线3：VB=0.0216t 曲线4：VB=-0.0038+0.0148t
(b)
1-10%SiC(80µm)， 2-5%SiC(80µm)， 3-10%SiC(14µm)， 4-5%SiC(14µm)， 5-ZL201
图1 高速钢刀具后刀面磨损曲线
曲线回归方程为： 曲线1：VB=0.015+0.045t 曲线2：VB=0.0015+0.0285t 曲线3：VB=-0.022+0.0152t 曲线4：VB=-0.027+0.0096t
(a) 曲线回归方程为： 曲线1：VB=0.0012+0.058t 曲线2：VB=0.030+0.030t 曲线3：VB=0.015+0.0169t 曲线4：VB=-0.015+0.0116t
(b)
1-10%SiC(80µm)， 2-5%SiC(80µm)， 3-10%SiC(14µm)， 4-5%SiC(14µm)， 5-ZL201
图2 硬质合金刀具后刀面磨损曲线 | 
