[發明專利]一種難加工SiCf/SiC陶瓷基復合材料超聲振動輔助加工方法

有效

• 申請號: 202110463416.7
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113231898B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 熊一峰;汪文虎;史耀耀;蔣睿嵩;楊卓勇;劉秀梅;劉智武;吳曉峰;黃博;劉聰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04;B24B27/00;B24B49/00;B24B49/12;B24B47/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種難加工SiC_f/SiC陶瓷基復合材料超聲振動輔助加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將難加工SiC_f/SiC陶瓷基復合材料切割成給定尺寸的樣件，并裝夾在三坐標軸數控銑床上；

步驟2：將超聲振動設備與三坐標軸數控銑床連接并設定超聲振動設備的初始超聲振動參數；

所述初始超聲振動參數為：振動頻率27～29kHz，超聲振幅2～8μm；與刀具相匹配的振動頻率為28.3kHz，振幅為6μm；

步驟3：采用自行設計PDC刀具對樣件進行超聲振動輔助切削加工；

所述自行設計PDC刀具包括頂端和主體；

所述頂端為PDC層；所述PDC層的端面由多個均勻排列的錐形刀齒構成；所述錐形刀齒的錐形為正四棱錐形，錐形刀齒底面邊長為0.23mm，錐形刀齒高為0.3mm；

所述主體為硬質合金，分為兩段，靠近頂端的主體為前段，未做拋光處理；遠離頂端的主體為后段，進行拋光處理，方便夾持；

所述頂端與主體通過高溫高壓工藝壓接在一起；所述頂端與主體為中空圓柱體,便于排屑；

所述PDC刀具長度l＝55mm，PDC層厚度為1.0mm；所述中空圓柱體的外直徑D＝6mm，內直徑d＝3mm；

步驟4：采用激光位移振幅儀測量刀具的實際振幅并反饋超聲振動設備當前參數，再調節超聲振動設備振動參數并進行測量，直到得到與刀具相匹配的超聲振動頻率及超聲振幅；

步驟5：采用自行設計PDC刀具對樣件進行超聲振動輔助順銑加工，加工方式為不添加冷卻液的干式銑磨；

步驟6：設定銑磨加工參數，采用自行設計PDC刀具對樣件進行超聲振動輔助銑磨加工；

所述銑磨加工參數為：三坐標軸數控銑床主軸轉速為2500～7000r/min，進給速度為200～500mm/min，切削深度為0.05～0.20mm，切削寬度為5mm；經過試驗后得到的最優銑磨加工參數為：主軸速度為5500r/min，進給速度為300mm/min，切削深度為0.15mm，切削寬度為5mm；

步驟7：使用刀具掃描儀測量PDC層端面刀齒磨損量；

步驟8：當PDC層端面錐形刀齒完全磨損，則判定PDC刀具磨損失效，不再使用該刀具進行加工，并記錄PDC刀具去除材料體積。

2.根據權利要求1所述的一種難加工SiC_f/SiC陶瓷基復合材料超聲振動輔助加工方法，其特征在于，所述步驟1中切割難加工SiC_f/SiC陶瓷基復合材料的方法為高壓水切割。

3.根據權利要求1所述的一種難加工SiC_f/SiC陶瓷基復合材料超聲振動輔助加工方法，其特征在于，所述樣件尺寸為80×45×3.8mm。

4.根據權利要求1所述的一種難加工SiC_f/SiC陶瓷基復合材料超聲振動輔助加工方法，其特征在于，所述硬質合金為K20材質硬質合金。

5.根據權利要求1所述的一種難加工SiC_f/SiC陶瓷基復合材料超聲振動輔助加工方法，其特征在于，所述三坐標軸數控銑床型號為CY-VMC850；所述激光位移振幅儀型號為LK-H020。