PCD和HTi10刀具铣削CFRP试验研究
发布时间：2022-01-12 13:26
针对碳纤维复合材料（CFRP）难加工的特性,文中采用PCD和HTi10刀具进行了CFRP铣削试验,对加工过程中的铣削力、刀具磨损和表面粗糙度进行了分析。结果表明:PCD和HTi10刀具的铣削力和表面粗糙度变化规律一致,均随转速的增大而减小,随进给速度的增大而增大,但PCD刀具的铣削力更小,加工质量更好;与HTi10相比,PCD刀具的铣削力对刀具磨损更加敏感,更适合应用在加工环境较好的条件下。在CFRP加工过程中,粗加工时优选HTi10刀具,精加工时优选PCD刀具,宜选用高转速、低进给的切削参数。
【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(01)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
刀具磨损对铣削力的影响(n=4000r/min,
首先采用2.2节中的试验条件分析了刀具材料对表面粗糙度的影响,结果如图4所示。从图4中能够清楚的看出,PCD刀具加工时,Sa、Sq、Sz值较小,表明加工表面质量较好。参数Ssk、Sku总是相关提出,用来组合定义表面的峰与谷,其中参数Ssk能够反应表面的峰度与峭度,高斯表面的Sku=3,当Sku>3时表示高度分布集中在中心,Sku<3时表示表面高度分布比较分散。其中参数Ssk、Sku表明PCD刀具加工表面的波谷较少或较浅、波峰小而密,加工表面相对比较平坦,加工表面质量更好。然后采用HTi10刀具,分析了铣削参数对表面粗糙度的影响,试验结果如图5、图6所示。从图5中可以看出,Sa、Sq和Sz变化一致,随着转速的增加而减小,表面加工质量变好。因为转速越高,加工温度越高,树脂软化越严重,更容易均匀涂覆在加工表面;此外由于每个刀齿的切削区域减小,加工变形越小,加工表面质量越好。其中Ssk为负,表面加工表面偏向波谷,Ssk的绝对值不断减小,表明加工后的凹坑或裂缝不断减小,结合Sku值均大于3,表明加工表面的凹坑或者裂纹相当,为同一种原因造成。从图6中可以看出,Sa、Sq和Sz随之进给速度的增加而增加,表面质量变差。因为进给速度越大,单位时间内切削面积变大,切削力变大,切削区域变形大,并且刀具更容易发生振动,结合Ssk和Sku值,表面的波谷增加,即表面的缺陷增加,表面质量变差。
然后采用HTi10刀具,分析了铣削参数对表面粗糙度的影响,试验结果如图5、图6所示。从图5中可以看出,Sa、Sq和Sz变化一致,随着转速的增加而减小,表面加工质量变好。因为转速越高,加工温度越高,树脂软化越严重,更容易均匀涂覆在加工表面;此外由于每个刀齿的切削区域减小,加工变形越小,加工表面质量越好。其中Ssk为负,表面加工表面偏向波谷,Ssk的绝对值不断减小,表明加工后的凹坑或裂缝不断减小,结合Sku值均大于3,表明加工表面的凹坑或者裂纹相当,为同一种原因造成。从图6中可以看出,Sa、Sq和Sz随之进给速度的增加而增加,表面质量变差。因为进给速度越大,单位时间内切削面积变大,切削力变大,切削区域变形大,并且刀具更容易发生振动,结合Ssk和Sku值,表面的波谷增加,即表面的缺陷增加,表面质量变差。图6 进给速度对表面粗糙度的影响(n=4000r/min)
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术[J]. 宋燕利,杨龙,郭巍,华林. 材料导报. 2016(17)
[2]硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料的铣削力研究[J]. 吴红,陈燕,韩胜超. 机械科学与技术. 2014(08)
[3]碳纤维复合材料（CFRP）钻孔出口缺陷的研究[J]. 张厚江,陈五一,陈鼎昌. 机械工程学报. 2004(07)
博士论文
[1]碳纤维复合材料工件切削表面粗糙度测量与评定方法研究[D]. 周鹏.大连理工大学 2011
[2]C/E复合材料制孔缺陷成因与高效制孔技术[D]. 鲍永杰.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]交错PCD立铣刀铣削碳纤维复合材料试验研究[D]. 苗光.哈尔滨理工大学 2016
本文编号：3584852
【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(01)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
刀具磨损对铣削力的影响(n=4000r/min,
首先采用2.2节中的试验条件分析了刀具材料对表面粗糙度的影响,结果如图4所示。从图4中能够清楚的看出,PCD刀具加工时,Sa、Sq、Sz值较小,表明加工表面质量较好。参数Ssk、Sku总是相关提出,用来组合定义表面的峰与谷,其中参数Ssk能够反应表面的峰度与峭度,高斯表面的Sku=3,当Sku>3时表示高度分布集中在中心,Sku<3时表示表面高度分布比较分散。其中参数Ssk、Sku表明PCD刀具加工表面的波谷较少或较浅、波峰小而密,加工表面相对比较平坦,加工表面质量更好。然后采用HTi10刀具,分析了铣削参数对表面粗糙度的影响,试验结果如图5、图6所示。从图5中可以看出,Sa、Sq和Sz变化一致,随着转速的增加而减小,表面加工质量变好。因为转速越高,加工温度越高,树脂软化越严重,更容易均匀涂覆在加工表面;此外由于每个刀齿的切削区域减小,加工变形越小,加工表面质量越好。其中Ssk为负,表面加工表面偏向波谷,Ssk的绝对值不断减小,表明加工后的凹坑或裂缝不断减小,结合Sku值均大于3,表明加工表面的凹坑或者裂纹相当,为同一种原因造成。从图6中可以看出,Sa、Sq和Sz随之进给速度的增加而增加,表面质量变差。因为进给速度越大,单位时间内切削面积变大,切削力变大,切削区域变形大,并且刀具更容易发生振动,结合Ssk和Sku值,表面的波谷增加,即表面的缺陷增加,表面质量变差。
然后采用HTi10刀具,分析了铣削参数对表面粗糙度的影响,试验结果如图5、图6所示。从图5中可以看出,Sa、Sq和Sz变化一致,随着转速的增加而减小,表面加工质量变好。因为转速越高,加工温度越高,树脂软化越严重,更容易均匀涂覆在加工表面;此外由于每个刀齿的切削区域减小,加工变形越小,加工表面质量越好。其中Ssk为负,表面加工表面偏向波谷,Ssk的绝对值不断减小,表明加工后的凹坑或裂缝不断减小,结合Sku值均大于3,表明加工表面的凹坑或者裂纹相当,为同一种原因造成。从图6中可以看出,Sa、Sq和Sz随之进给速度的增加而增加,表面质量变差。因为进给速度越大,单位时间内切削面积变大,切削力变大,切削区域变形大,并且刀具更容易发生振动,结合Ssk和Sku值,表面的波谷增加,即表面的缺陷增加,表面质量变差。图6 进给速度对表面粗糙度的影响(n=4000r/min)
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术[J]. 宋燕利,杨龙,郭巍,华林. 材料导报. 2016(17)
[2]硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料的铣削力研究[J]. 吴红,陈燕,韩胜超. 机械科学与技术. 2014(08)
[3]碳纤维复合材料（CFRP）钻孔出口缺陷的研究[J]. 张厚江,陈五一,陈鼎昌. 机械工程学报. 2004(07)
博士论文
[1]碳纤维复合材料工件切削表面粗糙度测量与评定方法研究[D]. 周鹏.大连理工大学 2011
[2]C/E复合材料制孔缺陷成因与高效制孔技术[D]. 鲍永杰.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]交错PCD立铣刀铣削碳纤维复合材料试验研究[D]. 苗光.哈尔滨理工大学 2016
本文编号：3584852
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