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光电所在SiCp/Al复合材料精密加工方面取得重要进展
作者:精制中心 发布时间:2018-04-24 阅读次数:

  SiCp/Al复合材料具有高比强度和比模量、耐磨损、热导率高、尺寸稳定等一系列优点,已成为铝合金、部分钛合金、铍合金的最佳替代材料,在航空、航天、光学仪器、电子工业等领域具有十分广阔的应用前景。随着高体积分数SiCp/Al复合材料在这些领域的应用,对其精密、超精密加工技术,特别是提高表面质量的加工方法及机理研究提出了迫切需求。 

  光电所某航天项目上的核心零部件采用了SiCp/Al复合材料,精度要求极高,是对现有加工能力的一个挑战。该材料在宏观上可看作是均匀的、各向同性的多相材料,但微观上又是非均质的、各向异性的。SiC颗粒无方向性、不连续地分布在软质铝基体中,切削时,材料内部应力分布不均匀,铝基体发生弹性变形和塑性变形,而SiC颗粒只发生弹性变形,其含量、形状、尺寸和分布对刀具的磨损形态、已加工表面的形貌和粗糙度起着决定性的作用。 

  针对这些难题,光电所精制中心复合材料加工攻关团队通过多次实验和分析,探讨影响零件表面完整性的各类因素(如刀具材料、刀具几何角度、切削速度、进给量、吃刀量、切削液等),找出影响表面完整性和精度的主要因素(如采用何种切削参数可以实现SiC颗粒的塑性去除等),以及它们之间的关系,最终制定切实可行的加工工艺方案,完成零件尺寸精度控制在0.002mm、形位精度0.002mm,部分零件的形位精度达到了亚微米级,解决了铝基碳化硅材料的精密加工工艺难题,实现了该材料在关键承载结构件领域的应用。 

  精加工完的高精度主轴 

  三坐标检测主轴的尺寸与形位精度    

 
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