考虑左旋切削刃切削连续性的碳纤维增强树脂基复合材料铣削研究

发布时间：2022-01-26 03:54

　　采用右旋切削刃铣刀加工碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）时,纤维层受单向轴向力作用而易产生分层、毛刺等损伤,采用左右旋切削刃共存的多刃微齿铣刀对纤维层施加双向轴向力能有效抑制损伤,但如何保证每层纤维都受到左右旋切削刃的切削作用成为抑制损伤的关键。以多刃微齿铣刀为研究对象,通过设计不同的分屑槽螺旋角,获得左旋切削刃切削面积连续、重叠及未连续三种类型的铣刀。通过实验研究发现:切削面积连续时,CFRP加工表面有少量毛刺及翻边;切削面积重叠时,CFRP加工表面无毛刺及撕裂损伤,效果最好;切削面积未连续时,加工表面有大量毛刺和撕裂损伤;此外,表面粗糙度值会随着分屑槽螺旋角的增大而增大。 

【文章来源】：中国机械工程. 2020,31(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

多刃微齿铣刀及微齿

在高速铣削过程中,采用单一右旋切削刃铣削CFRP(图2a)时,由于上表层纤维受到约束较小,在向上的轴向力F1的作用下极易引发毛刺、撕裂损伤;采用多刃微齿铣刀(图2b)时,CFRP的表层纤维不仅受到右旋切削刃向上的轴向力F2,还受到左旋切削刃向下的轴向力F3,在这种类似于“剪刀”式双向轴向力的切削下,纤维易于被去除而降低损伤产生几率[11-12]。综上,为明晰左旋切削刃对加工质量的影响机制,优选合理的左旋分屑槽螺旋角度,本文对左旋切削刃的作用范围及切削连续性进行研究。为了表征左旋切削刃的切削作用范围大小,引入“左旋切削刃切削面积”这一定义。如图3所示,实线OP表示右旋切削刃,实线PQ表示左旋切削刃。表征微齿的参数主要有:微齿后刀面宽度U,微齿右旋切削刃长度A,左旋切削刃长度L,左旋分屑槽螺旋角β,右旋切削刃螺旋角θ。本文定义右旋切削刃走过一个齿间弧长C时形成的面积为左旋切削刃切削面积S。

为了表征左旋切削刃的切削作用范围大小,引入“左旋切削刃切削面积”这一定义。如图3所示,实线OP表示右旋切削刃,实线PQ表示左旋切削刃。表征微齿的参数主要有:微齿后刀面宽度U,微齿右旋切削刃长度A,左旋切削刃长度L,左旋分屑槽螺旋角β,右旋切削刃螺旋角θ。本文定义右旋切削刃走过一个齿间弧长C时形成的面积为左旋切削刃切削面积S。各参数间的关系如下:

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型铣刀铣削碳纤维复合材料毛刺抑制机理[J]. 杨小璠,黄宗明,李友生,李凌祥,沈志煌.  哈尔滨理工大学学报. 2018(05)
[2]碳纤维增强复合材料铣削和钻孔技术研究进展[J]. 单晨伟,吕晓波.  航空制造技术. 2016(15)
[3]菱齿立铣刀铣削碳纤维复合材料的切削性能研究[J]. 鄢国洪.  金属加工(冷加工). 2015(11)
[4]复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 马立敏,张嘉振,岳广全,刘建光,薛佳.  复合材料学报. 2015(02)
[5]多齿铣刀侧铣加工多层CFRP铣削力的建模与仿真[J]. 韩胜超,陈燕,徐九华,傅玉灿,周井文.  复合材料学报. 2014(05)
[6]纤维方向对复合材料加工质量影响的试验研究[J]. 张秀丽,谢朝晖,张恒.  中国机械工程. 2009(21)



本文编号：3609761