鋁基復合材料慣性儀表零件切削技術.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭為武器控制系統(tǒng)提出了更高的“精確制導”要求。新一代遠程戰(zhàn)略武器的制導精度必須提高一個數(shù)量級以上。影響制導精度的原因很多，有控制問題、加工問題、裝配問題等等，而根本性的原因是慣導器件本身的尺寸穩(wěn)定、剛度、振動阻尼、特別是熱場效應（熱應力、熱錯配、熱變形、熱均衡等）等材料科學問題。鋁合金在高精度慣性儀表中顯露出先天性不足，經(jīng)特殊設計的顆粒增強鋁基復合材料具有以比強度、比剛度高，熱膨脹系數(shù)低，導熱、導電性能優(yōu)越，同時復合材料各向同性，

2、尺寸穩(wěn)定性較好，復合材料成為未來武器型號和航天器控制系統(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，顆粒增強鋁基復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、易于實現(xiàn)批量和大規(guī)模生產(chǎn)，因此在慣性儀表中的應用對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，在精密儀表中應用的最大障礙是精密加工問題。
　　本文以顆粒增強鋁基復合材料應用于慣性儀表零件為目標，解決了復合

3、材料加工的關鍵問題，設計和制作了專用金剛石以及超硬材料刀具，并進行了切削試驗。得到了合適的刀具參數(shù)以及切削加工參數(shù)；對復合材料切削機理進行了分析，從而驗證了金剛石以及超硬材料刀具是加工復合材料的有效工具。本文還對刀具研磨機理進行了分析和切削驗證。
　　在本文中，選用30％Al2O3/Al和45%SiCp/Al儀表級復合材料，在S1-235液浮主軸精密機床上，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，進給量f=0.02mm/r，切削試件的表面粗糙度可以達到Ra0.04μm，高于其他超硬材料刀具。通過工藝參數(shù)優(yōu)化，控制進給量等工藝參數(shù)，提高加工的表面質(zhì)量，當進給f=2.5μm/r時，CVD厚膜金剛石刀具切削復合材料工件的表面粗糙度值可以達到Ra0.05μm，滿足慣性儀表設計要求。
　　通過儀表級復合材料選擇、車削刀具、車削參數(shù)與加工工藝的研究，突破儀表級復合材料加工技術瓶頸，形成具有實際應用價值