专题文章（四）
作者简介
康仁科
大连理工大学
教授、博导
全国创新争先奖状获得者、享受国务院特殊津贴专家、辽宁省“兴辽英才计划”杰出人才、辽宁省杰出科技工作者、大连市高层次领军人才等
获国家技术发明奖一等奖1项、二等奖1项，教育部技术发明奖等省部级一等奖7项
长期从事高端数控机床、复杂精密机械、机电一体化装备、半导体制造装备的设计制造等方面的研究工作
作者简介
董志刚
大连理工大学
教授、博导
国家级领军人才、国家级青年人才等
获国家技术发明奖二等奖、辽宁省技术发明奖一等奖等多项奖励
长期从事航空难加工材料高效加工技术、精密超精密加工技术等方面的研究工作
陈泉泉, 康仁科, 张辉, 杨峰, 董志刚, 鲍岩. 2.5D SiCf/SiC陶瓷基复合材料双面磨削表面质量均匀性研究[J]. 制造技术与机床, 2026(5): 40-45. DOI: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2026.05.004
陈泉泉 康仁科 张辉 杨峰 董志刚 鲍岩
（大连理工大学机械工程学院）
研究背景
2.5D SiCf/SiC陶瓷基复合材料耐高温、比强度高，是航空发动机热端构件关键材料。但其固有的高硬度、非均质特性，使现有常规加工工艺难以实现其平板类构件的高质高效加工。行星双面磨削可同步加工试样上下表面，加工环境统一，可兼顾加工效率与双面质量，但目前尚未有针对陶瓷基复合材料双面磨削的相关报道。为此，团队提出面向2.5D SiCf/SiC陶瓷基复合材料构件双面磨削新方法，并开展不同工艺条件下材料表面质量及损伤均匀性研究，旨在为航空发动机热端构件关键材料高质高效加工提供工艺支撑。
研究内容
本文通过开展2.5D SiCf/SiC 陶瓷基复合材料在360、1200、3000、4000目梯度砂纸下的行星式双面磨削试验，探究不同砂纸目数对加工质量的调控规律。通过多区域厚度测量、3D光学轮廓仪检测及共聚焦显微观测，以均值、标准差评价试样均匀性及上下表面一致性，系统分析砂纸目数对材料去除率、厚度均匀性、粗糙度、表面损伤演化的影响规律，同时对比单一砂纸直接磨削与梯度磨削的工艺效果，为该材料精密双面磨削工艺优化提供试验依据。
工程应用
试验表明，360～3000目区间材料去除率随目数升高显著下降，3000目砂纸以表面修整为主，去除能力趋于饱和；梯度磨削至3000目时，厚度、粗糙度均匀性最优，上下表面粗糙度差值低于12%，升至4000目无明显提升。低目数磨削以脆性断裂、纤维剥落为主，3000目及以上可大幅抑制损伤，表面以塑性去除为主。工程上推荐“粗磨-半精磨-精修”梯度工艺，在保障低损伤、高双面均匀性的同时降低加工成本。本研究为航空陶瓷基构件双面精密磨削的工序优化提供数据支撑，助力该工艺工程化应用。
近年团队发表文章
[1] Ran Y, Kang R, Sun J, et al. Insight into crack propagation induced by fiber orientations during single grain scratching of SiCf/SiC composites using FEM[J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2024, 177: 107928.
[2] Dong Z, Yuan G, Ran Y, et al. Material removal mechanism of SiCf/SiC composites during ultrasonic-assisted scratching with vertical vibration[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2026, 39(1): 103416.
[3] Dong Z, Zhang H, Kang R, et al. Mechanical modeling of ultrasonic vibration helical grinding of SiCf/SiC composites[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2022, 234: 107701.
[4] Ran Y, Kang R, Dong Z, et al. Ultrasonic assisted grinding force model considering anisotropy of SiCf/SiC composites[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2023, 250: 108311.
[5] Feng Yang, Yan Bao, Zhaoji Li, et al. The formation mechanism of nearly taper-free holes by femtosecond laser rotary drilling of SiCf/SiC composites [J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2025,195:108945.
[6] Feng Yang, Zhigang Dong, Renke Kang, et al. Femtosecond laser rotary drilling for SiCf/SiC composites [J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2025,38(2):103056.
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