纤维方向角对超低温冷却石英纤维复合材料铣削性能的影响

发布时间：2024-03-07 19:22

　　石英增强聚酰亚胺树脂基复合材料是一种非均匀的各向异性材料,其加工性能高度依赖于纤维铺层方向与加工进给方向所成角度,即纤维方向角。本文通过一系列不同纤维方向角的干切削和超低温冷却铣削实验,研究了纤维方向角对表面形貌、表面粗糙度、铣削力及刀具磨损的影响。结果表明:不同纤维方向角,剪应力形式不同,切削断屑形式也不同。纤维方向角为锐角时铣削表面质量均良好,但当纤维方向角增大到90°时,切削表面质量下降,切削力变化幅度增大。相同铣削时间内,在干切削工况下,刀具磨损严重,涂层脱落面积约为测量面积的70%;而在低温切削工况下,涂层未遭到严重破坏,刀具仍处于稳定磨损阶段,刀具耐用度优于干切削工况。

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【部分图文】：

图1不同纤维方向角干切削表面形貌

在低温铣削工况下，当纤维方向角为锐角时[图2(a)～(c）]时，加工表面形貌较平整，形貌变化较稳定。这是由于大部分纤维断裂方式为切削断裂，而不是拉断断裂，抑制了切削面起毛现象。图2不同纤维方向角超低温冷却切削表面形貌

图2不同纤维方向角超低温冷却切削表面形貌

图1不同纤维方向角干切削表面形貌当纤维方向角为90°时，表面开始变得不平整[图2(d）]，当纤维方向角进一步加大（120°），加工表面有明显刀具旋痕残留[图2(e）]，可知纤维方向角为钝角时，刀具出现强烈切削振动，切削区切削不充分，留下刀具旋痕；当纤维方向角为150°时[图2(....

图3纤维方向角对粗糙度的影响

表面粗糙度变化如图3所示（主轴转速：1120r/min，切削深度1.0mm），当θ<90°时，两种加工方式下的表面粗糙度变化较小；在θ=90°时，都有明显的粗糙度值增大现象；尤其在θ=120°时，粗糙度值增大到1.58和2.89μm，较锐角切削增大了接近100%和130%；在....

图4纤维方向角对切削力的影响

切削力如图4所示，在相同切深时，超低温冷却铣削力较干切削都有所增大，主要与超低温下复合材料力学性能升高有关，去除材料需要更大的切削力。同时可知当纤维方向角为锐角时，不同切深下的超低温冷却铣削力变化都很平缓。当钝角大切深切削时，铣削力出现波动变化，尤其干切削时变化较为明显。不同的θ....

本文编号：3921622