芳纶纤维增强树脂基复合材料的切削加工性研究

发布时间：2017-12-12 15:39

本文关键词：芳纶纤维增强树脂基复合材料的切削加工性研究

【摘要】：芳纶纤维增强树脂基复合材料(Aramid Fiber Reinforced Plastics,AFRP)因其密度低、强度高、抗冲击性能好、防护性能强被广泛应用于军事、航空领域。将AFRP根据不同的应用场合进行装配,都需要对AFRP进行修边、钻孔、铣槽等二次加工,而在加工时,加工表面质量不理想。由于芳纶纤维的强韧性,不容易被切断,而复合层板的层间薄弱性,也导致层间容易破损,分层等。这些都使得在AFRP的加工表面存在有毛边、分层、热损伤等缺陷。另外,AFRP的难加工性,也导致刀具磨损严重等问题。本文主要针对由正交编织纤维层堆叠而成的叠层结构AFRP进行试验研究。通过侧铣加工试验,研究加工表面缺陷及其成因,研究影响加工表面质量的主要因素,分析切削力随加工参数和刀具螺旋角变化而变化的趋势,通过进一步改善加工条件来达到控制加工缺陷的结果。在获得较好的加工质量前提下,分析刀具材料对刀具磨损、切削力及加工质量的影响。本文完成的主要工作如下:(1)AFRP侧铣切削力研究。切削力作为评价材料的可加工性的重要指标,也是试验的重点研究对象。通过在试验过程中实时进行切削力测量,分析测力结果,得到AFRP切削力随加工参数变化而变化的趋势,得到AFRP这种特殊的复合材料的切削力特点。分析三个方向切削力随螺旋角变化而变化的特点,并且以在时域内的切削力的一个旋转周期为例,讨论不同螺旋角刀具切削时的切削力特点;(2)AFRP加工质量研究。通过侧铣加工AFRP后,研究其加工表面形貌,观察其产生的加工缺陷的表现形式,分析缺陷产生原因。研究主轴转速、每齿进给量及切削深度对加工表面质量的影响规律。通过旋转工作台的方法,而改变刀具切削时的实际螺旋角,对比在用不同螺旋角刀具加工时已加工表面的形貌特点,分析刀具螺旋角的大小对加工表面质量的影响;(3)加支撑板条件下AFRP侧铣研究。在前面试验总结的基础上可知,通过在切削时在工件下垫上支撑板以提供加工时对工件的背部支撑力,起到增加工件层间结合强度,减少分层的作用,另一方面又阻止了底层纤维在切削时的退让行为,减少毛边现象的产生。通过将用大螺旋角刀具切削和加支撑板条件切削二者结合,成功的控制了大部分的加工缺陷,获得较为理想的表面质量。在此种情况下,用两种不同材料的刀具进行刀具磨损研究试验,分析刀具材料对刀具磨损、切削力及加工工质量的影响。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332

【参考文献】

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