0 引 言

SiCp/Al复合材料具有高比刚度和高比强度等优良性能，被广泛应用于汽车制造、能源、航空航天等诸多工程领域[1]。因增强颗粒的加入，SiCp/Al复合材料在提高材料性能的同时也使加工过程中刀具的磨损十分严重。由于增强颗粒的硬度较高，在加工过程中这些颗粒对刀具产生剧烈的划擦和研磨，因此，研究SiCp/Al复合材料铣削过程中的刀具磨损具有重要的意义。

在SiCp/Al复合材料的铣削加工中，在相同的切削参数下，涂层硬质合金刀具都比未涂层硬质合金刀具的加工性能好[2]。涂层厚度会影响硬质合金涂层铣刀的加工性能，涂层厚度越大刀具的加工性能越强。涂层硬质合金刀具的主要破坏形式为涂层剥落，而磨粒磨损和黏结磨损是SiCp/Al复合材料铣削刀具的主要磨损机理[3-5]。Mannaa A 等[6]采用 K10 硬质合金刀具对体积分数为36%和15%的SiCp/Al复合材料进行车削加工，研究了加工参数对刀具磨损的影响，当切削速度在60～150 m/min时，切削力和刀具磨损均较小。Li Xiaoping等[7]研究了硬质合金刀具切削不同增强颗粒体积分数的Al-SiC MMC的刀具磨损机理，发现MMC材料中增强颗粒的百分比超过一个临界值时，刀具磨损会加剧。Ciftci Ibrahim等[8]使用立方氮化硼(CBN)刀具加工不同SiC颗粒尺寸的SiCp/Al复合材料，研究了颗粒尺寸和切削速度对刀具磨损和表面粗糙度的影响，结果显示，刀具磨损主要出现在后刀面，受增强颗粒的影响很大。Chen Naichao等[9]使用CVD金刚石涂层刀具和未涂层刀具切削Al-Si复合材料，发现多涂层结构(MCD/NCD)刀具表现出良好的抗磨性能，磨损度比未涂层刀具小。

许多研究[10-12]均发现，切削SiCp/Al复合材料时，严重的刀具磨损是制约该类材料加工性能的瓶颈问题。分析对SiCp/Al 复合材料进行加工的刀具的磨损萌生、扩展演化规律，揭示刀具磨损形态和机理等基础问题，是提高SiCp/Al 复合材料铣削加工技术的关键。

1 试验设计

在SiCp/Al复合材料的试验工件中，SiC增强颗粒体积分数为20%，颗粒尺寸15 μm，工件厚度18 mm。刀具为硬质合金涂层刀片(XOMX10T308TR-M09)，刀片的切削前角为22°，主后角为15°，刀尖圆弧半径为0.8 mm，铣刀直径20 mm，涂层类型为(Ti，Al)N-TiN，涂层牌号为F40M。试验在KVC800/1加工中心上完成。工件装夹如图1所示。

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不同轴向切深时后刀面磨损量与切削长度的关系如图6所示。从图6可知，刀具磨损随轴向切深的增大而增大。当轴向切深为0.2 mm时，刀具切削144 mm后，后刀面最大磨损量超过0.6 mm；当轴向切深0.3 mm时，刀具切削108 mm后，后刀面最大磨损量接近0.6 mm。由此可见，轴向切深的改变同样对刀具磨损有影响，轴向切深增大，相同时间内材料去除量增大，从而使得刀具磨损增大。

 

表1 试验参数

 

Tab.1 Test parameters

  

切削速度/(m·min-1)每齿进给量/(mm·z-1)轴向切深/mm120,160,200,2400.010.22000.03,0.050.22000.010.3

2 结果分析

2.1 后刀面磨损分析

图5为不同进给量时后刀面磨损量与切削长度的关系曲线。从图5可知，刀具磨损与进给量之间存在负相关性。当进给量为0.03 mm/z时，刀具切削至216 mm时后刀面最大磨损量超过0.6 mm；当进给量为0.05 mm/z时，刀具的切削长度为396 mm时后刀面最大磨损量超过0.6 mm。产生这种现象的主要原因是，进给量的增大使得在相同的材料去除量时刀具工作的时间更短，减少了刀具与工件的接触时间，故刀具磨损较小。此外，进给量增大，切削温度升高，使得工件材料软化，增强颗粒更容易被压入加工表面，从而减少了对刀具的磨损。

 

 

图4为后刀面磨损形貌图。刀具在加工过程中，后刀面会与刚形成的已加工表面接触，相互摩擦，而加工表面上未被切除而存在的颗粒以及颗粒破碎形成的碎片都将对后刀面造成剧烈的磨损。从图4可以看出，后刀面存在大量的耕犁状划痕，其主要的磨损机理为涂层剥落和磨粒磨损。

图8是刀具磨损萌生、扩展演化示意。因切削深度小，刀具起切削作用的位置主要是刀尖，当刀具开始工作时，刀尖部分的圆弧面与工件接触，此时主要是圆弧顶起切削作用，刀具磨损在此处开始萌生，且刀尖圆弧顶点温度和压力最大，使得刀尖圆弧顶点处的刀具磨损最严重，如图8(b)所示；随着切削距离的增大，刀尖逐渐被磨损，凹陷深度增加，如图8(c)所示。当磨损量达到一定值后，凹陷处两边的刀具开始承担更多的切削作用，最终刀尖切削与工件的接触逐渐变成了平面，凹陷处深度变小，如图8(d)所示。当切削长度达到396 mm时，刀具也因后刀面过量磨损而失效。

 

图2为不同切削速度时后刀面磨损量与切削长度的关系曲线，图3为切削速度160 m/min时后刀面形貌随切削长度的变化。从图2中可以看出，随着切削长度的增大，刀具磨损量均增大。刀具磨损量与切削速度之间存在正相关性，当切削速度为120 m/min时，刀具切削180 mm后，后刀面最大磨损量达到0.6 mm，刀具失效；而当切削速度为160 m/min和200 m/min时，刀具切削144 mm后刀具失效；当切削速度为240 m/min时，刀具切削72 mm后即失效。刀具失效的原因都是后刀面磨损过大(VBmax≥0.6 mm)。由此可见，切削速度的变化对刀具磨损的影响非常大。出现这种现象的主要原因是，切削速度的增大，加剧了增强颗粒与刀具之间的作用，使得硬度较高的增强颗粒不断地对刀具进行划擦，从而加剧了刀具的磨损。此外，增大切削速度，会增加切削区温度，导致切削区刀具表层材料软化，也会加剧刀具的磨损。

 

固定径向切深4 mm，选定其他加工参数如表1所示。每次切削长度36 mm，每切完一次后用超景深显微系统对刀具的前、后刀面进行拍照并测量后刀面最大磨损量。用表面粗糙度测量仪对加工表面进行测量，每个加工表面测量6次，最后的表面粗糙度值为平均值。VBmax为后刀面最大磨损量，本文采用VBmax≥0.6 mm作为评价刀具失效的标准。

 

2.2 前刀面磨损分析

1.1 一般资料 以2011年1月至2016年1月在伊犁哈萨克自治州友谊医院行胸腰椎结核手术的186例患者为研究对象，回顾性收集其各项资料。其中，哈萨克族97例，其他民族89例；男112例，女74例；年龄25～56岁，平均(41.25±4.63)岁；129例患者病变累及1个或2个节段，57例患者病变累及3个及以上节段；病程2～27个月，平均(11.32±4.93)个月。

图7为加工参数v=200 m/min，f=0.03 mm/z，ap=0.3 mm时前刀面的磨损形貌图。从图7可以看出，随着切削距离的增加，前刀面的磨损宽度增大。在切削长度为72 mm时，刃口出现了因磨损而形成的凹陷，随着切削长度的增大，凹陷的深度先增大后减小。图7凹陷处正好对应后刀面的最大磨损处。从图7可以发现，刀具前刀面的磨损比较窄，主要集中在切削刃上。其主要原因在于，硬质合金涂层刀具铣削SiCp/Al复合材料所形成的细碎节状切屑的节距较短，刀-屑接触长度较小，从而导致刀具前刀面的磨损带比较窄。

 

农地流转作为目前我国农村改革的新突破口，对实现我国农业规模化经营和推进至农业现代化具有重要意义。新疆启动农村土地承包经营权确权登记颁证工作试点工作以来，农村土地流转率明显提高，农村土地流转规模逐年增大，截至2017年底，新疆农村家庭承包耕地流转面积达到661.1万亩，占家庭承包经营耕地总面积的21%，但仍低于全国平均水平。根据国内外相关研究，主体障碍成为影响土地流转的重要影响因素，探讨新疆农村农户土地流转意愿的影响因素对于推动土地流转具有重要的参考意义。本文利用在新疆北疆地区的调研数据，运用计量模型对调查数据进行计算，探究农户土地流转意愿的现状，提出相应的建议。

 

3 结 语

本文以硬质合金涂层刀具对SiCp/Al复合材料进行铣削，研究了切削速度、进给量和径向切削深度对刀具磨损的影响，探讨刀具磨损萌生、扩展演化规律。结果表明：刀具磨损随切削速度和轴向切深的增大而增大，而随每齿进给量的增大而减小；在硬质合金涂层刀具精加工SiCp/Al复合材料过程中，刀尖与工件间先是凸圆弧面接触，然后变成凹圆弧面接触，最后变成平面接触；硬质合金涂层刀具失效的主要原因是后刀面耕犁磨损，而后刀面磨损机理主要是磨粒磨损和涂层剥落。

综上所述,为改善焦虑症患者病情,在临床救治工作中以脑电生物反馈疗法开展救治,可大大提升临床治疗效果,可在临床推荐应用。

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