CFRP碳纤维增强树脂基复合材料超声辅助切削技术研究现状与展望

发布时间：2021-07-27 03:23

　　CFRP由于其拥有较高的比强度、比模量以及各向异性好等优势被广泛的应用在航空航天领域。但是,它的可加工性能较差,加工过程中容易出现分层、撕裂、毛刺等缺陷,严重影响加工质量,同时对加工刀具寿命也有较大的影响。超声辅助加工是一种用来加工超硬、脆材等难加工材料的复合加工方式,近年来得到广泛应用。对国内外在CFRP超声加工时的切削刀具的选用以及改进、切削力、切削热以及切削质量等方面的研究现状进行分析,找出其存在问题及加工难点,提出了CFRP超声辅助加工相应对策的研究趋势和关注的问题进行了展望。 

【文章来源】：装备制造技术. 2020,(07)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

传统切削与超声振动CFRP的SEM图[10]

为了能够获得更好的加工质量，一些研究人员不断地改进刀具得结构，专门设计出适用于碳纤维增强复合材料加工的专用刀具结构，通过查阅不同的文献，有设计整体硬质合金麻花钻的，有设计出有整体硬质合金鱼鳞钻（铣刀）的，有的采用PCBN/PCD钻头来提高刀具的加工性能等。图2所示为鱼鳞铣刀。这种铣刀的设计能够有效地避免材料分层和毛刺现象，提升加工效率，属于一种铣磨加工一体刀具，在结构上把切削刃设计分割成许多微切削单元，提高了每个切削单元的切削刃的锋利程度，使切削阻力降低，切削过程更加轻快，这种结构的刀具更加适合高速加工，使整个铣削达到了磨削效果，因此，大大提高了碳纤维复合材料的切削效率，改善了工件表面的加工质量，结构的改善也大达提高了铣刀的使用寿命[15]。López de Lacalle，设计了多刃左右螺旋刀具，在沿刀具切削刃形成金字塔型边缘，同时采用Ti Al N涂层，通过实验，当涂层厚度为4μm的时候达到最理想切削状态，可以连续切削碳纤维材料40～50 m[16]。Marques等分析和比较了不同结构的钻头在加工过程中的钻削力及其造成的复合材料分层缺陷，结果表明阶梯钻可以明显降低钻削力，当切削速度和进给量分别选为53 m/min和0,025 mm/rev时，采用阶梯钻制孔可以防止分层的产生[17]。

针对CFRP钻孔容易出现分层、毛刺等加工缺陷，南京航空航天大学的陈燕研制出来一种钎焊金刚石套料钻，通过实验对比，在相同转速下，钻削力随进给量的增大而增大：相同进给量下，钻削力随转速的增大而增大，且进给量对钻削力的影响大于转速的影响：已加工孔的入口质量比出口质量好[18]。图3所示为钎焊金刚石套料钻。3 切削力


本文编号：3304969