［摘要］　通过用扫描电镜等方式检测PCD刀具的性能，并与天然金刚石的相关参数进行比较，阐明了PCD刀具的优异性能。通过PCD刀具对碳化硅高比强颗粒增强铝基复合材料的试验，考察了切削速度对切削力、切削温度、刀具耐用度和切削长度的影响，总结出高硅铝基复合材料切削中的合理切削速度。指出，在一定的切削条件下，当切削速度V=30～40m/min时，可获得良好的综合效益。
关键词　PCD　切削速度　切削性能

The Optimum Velocity of Cutting SiC_p Reinforced
Aluminium Matrix Composite with PCD Tool

Zhang Wenfeng　PanXiaonan　
(Institute of Aseronautical Materials,Beijing)

［Abstract］　The high performance of PCD tool were expounded by testing the property of PCD tool with SEM and comparison with natural diamond. Base on the test of PCD tool cutting high strength SiC_p reinforced aluminum matrix composite，the influence of cutting speed on cutting force，surface roughness， tool life and the cutting length were discussed， and the optimum cutting speed in this course was summarized.It is shown that the best total efficiency can be obtained when the optimum velocity is from 30 to 40 meters per minute.
Keywords　polycrystalline　diamond tool　cutting speed　cutting performance

1　前言
　　 随着航空航天技术的发展，对材质轻量化、高强度的要求日益提高。高刚度、高强度颗粒增强铝基复合材料是一种新研制出的能满足特殊物理性能和要求的轻型合金材料，它具有高的强度、刚度和优良的高温力学性能，但材料中含SiC成分较大，对刀具磨损有较大影响，以高速钢和硬质合金材料为主的刀具在切削时日益暴露出不足之处。金刚石与其他材料比较，在硬度、导热系数、热膨胀系数和摩擦系数方面均具有不可比拟的优越性能。金刚石与各种金属材料、非金属材料配对摩擦的摩擦量仅为硬质合金试件的1/50～1/800^［1］。极低的摩擦系数不仅可减小切削力和变形量，而且在切削时不易产生积屑瘤，从而可获得良好的加工表面质量。
　　PCD（多晶金刚石）刀具是新兴的超硬刀具材料，由经过精选的人造金刚石微晶体在高温高压下烧结而成。烧结过程中由于添加剂的加入，使金刚石晶体间的形成以TiC、SiC、Fe、Co和Ni等为主要成分的结合桥，金刚石晶体以共价键的结合形式牢固地嵌于结合桥构成的坚强骨架中，使PCD的硬度和韧性大大提高，所以PCD刀具有金刚石的高硬度，韧性却比单晶金刚石高，刀片基体又有高的抗弯强度。用复合金刚石刀片进行车削加工，为碳化硅铝基复合材料精加工提出一种新的高效加工方法^［2，3］。
　　本文通过考察切削速度对切削力、切削温度及刀具寿命的影响，总结出PCD刀具对切削这种材料过程中存在着合理的切削速度范围。

2　试验方法
　　 试验在CKM6132精密型车床上进行。测力时采用了Kistler测力仪、Kistler电荷放大器及SC16型光线示波器组成的测力系统。
　　试验所采用的试件为航天用制件，其材料力学性能参数见表1。试验刀具用美国通用公司生产的粗颗粒PCD复合片制成，其几何参数及力学性能参数分别见表2和表3^［2］。

表1　碳化硅铝基复合材料的力学性能参数
Table 1　Mechanical properties of SiC_p/Al Composites