文档介绍：中图分类号:TG506 论文编号:102870513-S027

学科分类号:080201

硕士学位论文

钛基复合材料铣削刀具磨损研究

研究生姓名章宇
学科、专业机械制造及其自动化
研究方向高效精密加工技术
指导教师苏宏华教授

南京航空航天大学
研究生院机电学院
二○一三年一月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Mechanical and Electrical Engineering

Study on Tool Wear of Milling Titanium
posites

A Thesis in
Mechanical Manufacture and Automation

by
Zhang Yu
Advised by
Prof. Su Honghua

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering

January, 2013
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和
致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研
究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构
的学位或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫
描等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)

作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
钛基复合材料(Titanium posites)具有许多优异的物理及力学性能,比如高
比强度、比模量、耐高温、耐腐蚀和耐疲劳等,在众多工业领域具有广泛的应用前景。但
是由于高硬度、高强度的增强相的加入使得钛基复合材料的切削加工性很差,切削过程中
刀具磨损严重,加工成本高,切削效率低,加工的精度和表面质量都难以保证,由于这些
切削加工中存在的问题很大程度上限制了钛基复合材料的进一步推广与应用。
因此,优选铣削钛基复合材料的刀具,深入研究铣削钛基复合材料的刀具磨损,分析
铣削钛基复合材料的刀具磨损机理具有十分重要的意义。本文以体分比为 10%的 TiC 颗粒
与 TiB 晶须混合增强的钛基复合材料(TiCp+TiBw)/TC4 为研究对象,进行钛基复合材料
铣削加工的刀具磨损试验研究,研究不同刀具材料(PCD 和硬质合金刀具)、刀具角度、
颗粒度(硬质合金刀具中硬质相颗粒的尺寸大小,PCD 中金刚石颗粒的尺寸大小)铣削钛
基复合材料的刀具磨损,主要研究工作包括以下几个方面:
(1)铣削钛基复合材料刀具耐用度试验研究。通过试验研究和理论分析,探究刀具铣
削钛基复合材料的刀具寿命,对比不同刀具材料(PCD、硬质合金)、刀具角度、颗粒度
对铣削加工钛基复合材料的刀具耐用度,并分析其影响规律。
(2)铣削钛基复合材料刀具损伤和刀具磨损机理研究。使用三维视频显微镜、扫描电
镜(SEM)以及能谱分析(EDS)等分析仪器,对不同刀具铣削钛基复合材料的刀具磨损
状态进行跟踪观察测量,分析研究 PCD 刀具和硬质合金刀具铣削钛基复合材料时的刀具磨
损、破损形貌,并测量与分析铣削加工过程中的切削力和切削温度,辅助分析揭示了刀具
的磨损机理。
(3)铣削钛基复合材料表面粗糙度及显微硬度研究。使用粗糙度仪和显微硬度仪对已
加工表面粗糙度值以及表面层显微硬度进行测量,对比不同刀具磨损状态及切削用量下已
加工表面粗糙度值、表面层显微硬度,并分析其影响规律。

关键词:钛基复合材料,铣削,刀具磨损,表面完整性

i
钛基复合材料刀具磨损研究
ABSTRACT
Titanium posites (TMCs) have a wide ranges of application, because of its
outstanding properties, such as high specific modulus, high heat and wear resistance,