鋁基復(fù)合材料慣性儀表零件切削技術(shù).pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)為武器控制系統(tǒng)提出了更高的“精確制導(dǎo)”要求。新一代遠(yuǎn)程戰(zhàn)略武器的制導(dǎo)精度必須提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。影響制導(dǎo)精度的原因很多，有控制問(wèn)題、加工問(wèn)題、裝配問(wèn)題等等，而根本性的原因是慣導(dǎo)器件本身的尺寸穩(wěn)定、剛度、振動(dòng)阻尼、特別是熱場(chǎng)效應(yīng)（熱應(yīng)力、熱錯(cuò)配、熱變形、熱均衡等）等材料科學(xué)問(wèn)題。鋁合金在高精度慣性儀表中顯露出先天性不足，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有以比強(qiáng)度、比剛度高，熱膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能優(yōu)越，同時(shí)復(fù)合材料各向同性，

2、尺寸穩(wěn)定性較好，復(fù)合材料成為未來(lái)武器型號(hào)和航天器控制系統(tǒng)慣性儀表結(jié)構(gòu)的首選材料，可以替代鈹材和鋁材。另一方面，顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料能夠采用鋁合金傳統(tǒng)工藝方法制備和二次加工，成本低、易于實(shí)現(xiàn)批量和大規(guī)模生產(chǎn)，因此在慣性儀表中的應(yīng)用對(duì)武器和航天器性能的提高具有重要的意義。然而高性能的復(fù)合材料都是在鋁合金中加入陶瓷顆粒所制成的，在精密儀表中應(yīng)用的最大障礙是精密加工問(wèn)題。
　　本文以顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料應(yīng)用于慣性儀表零件為目標(biāo)，解決了復(fù)合

3、材料加工的關(guān)鍵問(wèn)題，設(shè)計(jì)和制作了專用金剛石以及超硬材料刀具，并進(jìn)行了切削試驗(yàn)。得到了合適的刀具參數(shù)以及切削加工參數(shù)；對(duì)復(fù)合材料切削機(jī)理進(jìn)行了分析，從而驗(yàn)證了金剛石以及超硬材料刀具是加工復(fù)合材料的有效工具。本文還對(duì)刀具研磨機(jī)理進(jìn)行了分析和切削驗(yàn)證。
　　在本文中，選用30％Al2O3/Al和45%SiCp/Al儀表級(jí)復(fù)合材料，在S1-235液浮主軸精密機(jī)床上，形成一定條件下的最佳工藝規(guī)范，即選擇天然單晶金剛石刀具，主軸轉(zhuǎn)速n=750

4、r/min，切削深度ap=5μm，進(jìn)給量f=0.02mm/r，切削試件的表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.04μm，高于其他超硬材料刀具。通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化，控制進(jìn)給量等工藝參數(shù)，提高加工的表面質(zhì)量，當(dāng)進(jìn)給f=2.5μm/r時(shí)，CVD厚膜金剛石刀具切削復(fù)合材料工件的表面粗糙度值可以達(dá)到Ra0.05μm，滿足慣性儀表設(shè)計(jì)要求。
　　通過(guò)儀表級(jí)復(fù)合材料選擇、車削刀具、車削參數(shù)與加工工藝的研究，突破儀表級(jí)復(fù)合材料加工技術(shù)瓶頸，形成具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值