針對碳纖維復(fù)合材料（CFRP）難加工的特性,文中采用PCD和HTi10刀具進(jìn)行了CFRP銑削試驗(yàn),對加工過程中的銑削力、刀具磨損和表面粗糙度進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:PCD和HTi10刀具的銑削力和表面粗糙度變化規(guī)律一致,均隨轉(zhuǎn)速的增大而減小,隨進(jìn)給速度的增大而增大,但PCD刀具的銑削力更小,加工質(zhì)量更好;與HTi10相比,PCD刀具的銑削力對刀具磨損更加敏感,更適合應(yīng)用在加工環(huán)境較好的條件下。在CFRP加工過程中,粗加工時(shí)優(yōu)選HTi10刀具,精加工時(shí)優(yōu)選PCD刀具,宜選用高轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給的切削參數(shù)。 

【文章來源】：組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2020,(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

刀具磨損對銑削力的影響(n=4000r/min,

首先采用2.2節(jié)中的試驗(yàn)條件分析了刀具材料對表面粗糙度的影響,結(jié)果如圖4所示。從圖4中能夠清楚的看出,PCD刀具加工時(shí),Sa、Sq、Sz值較小,表明加工表面質(zhì)量較好。參數(shù)Ssk、Sku總是相關(guān)提出,用來組合定義表面的峰與谷,其中參數(shù)Ssk能夠反應(yīng)表面的峰度與峭度,高斯表面的Sku=3,當(dāng)Sku>3時(shí)表示高度分布集中在中心,Sku<3時(shí)表示表面高度分布比較分散。其中參數(shù)Ssk、Sku表明PCD刀具加工表面的波谷較少或較淺、波峰小而密,加工表面相對比較平坦,加工表面質(zhì)量更好。然后采用HTi10刀具,分析了銑削參數(shù)對表面粗糙度的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖5、圖6所示。從圖5中可以看出,Sa、Sq和Sz變化一致,隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小,表面加工質(zhì)量變好。因?yàn)檗D(zhuǎn)速越高,加工溫度越高,樹脂軟化越嚴(yán)重,更容易均勻涂覆在加工表面;此外由于每個(gè)刀齒的切削區(qū)域減小,加工變形越小,加工表面質(zhì)量越好。其中Ssk為負(fù),表面加工表面偏向波谷,Ssk的絕對值不斷減小,表明加工后的凹坑或裂縫不斷減小,結(jié)合Sku值均大于3,表明加工表面的凹坑或者裂紋相當(dāng),為同一種原因造成。從圖6中可以看出,Sa、Sq和Sz隨之進(jìn)給速度的增加而增加,表面質(zhì)量變差。因?yàn)檫M(jìn)給速度越大,單位時(shí)間內(nèi)切削面積變大,切削力變大,切削區(qū)域變形大,并且刀具更容易發(fā)生振動,結(jié)合Ssk和Sku值,表面的波谷增加,即表面的缺陷增加,表面質(zhì)量變差。

然后采用HTi10刀具,分析了銑削參數(shù)對表面粗糙度的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖5、圖6所示。從圖5中可以看出,Sa、Sq和Sz變化一致,隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小,表面加工質(zhì)量變好。因?yàn)檗D(zhuǎn)速越高,加工溫度越高,樹脂軟化越嚴(yán)重,更容易均勻涂覆在加工表面;此外由于每個(gè)刀齒的切削區(qū)域減小,加工變形越小,加工表面質(zhì)量越好。其中Ssk為負(fù),表面加工表面偏向波谷,Ssk的絕對值不斷減小,表明加工后的凹坑或裂縫不斷減小,結(jié)合Sku值均大于3,表明加工表面的凹坑或者裂紋相當(dāng),為同一種原因造成。從圖6中可以看出,Sa、Sq和Sz隨之進(jìn)給速度的增加而增加,表面質(zhì)量變差。因?yàn)檫M(jìn)給速度越大,單位時(shí)間內(nèi)切削面積變大,切削力變大,切削區(qū)域變形大,并且刀具更容易發(fā)生振動,結(jié)合Ssk和Sku值,表面的波谷增加,即表面的缺陷增加,表面質(zhì)量變差。圖6 進(jìn)給速度對表面粗糙度的影響(n=4000r/min)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]面向汽車輕量化應(yīng)用的碳纖維復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)[J]. 宋燕利,楊龍,郭巍,華林.  材料導(dǎo)報(bào). 2016(17)
[2]硬質(zhì)合金刀具銑削碳纖維復(fù)合材料的銑削力研究[J]. 吳紅,陳燕,韓勝超.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2014(08)
[3]碳纖維復(fù)合材料（CFRP）鉆孔出口缺陷的研究[J]. 張厚江,陳五一,陳鼎昌.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2004(07)

博士論文
[1]碳纖維復(fù)合材料工件切削表面粗糙度測量與評定方法研究[D]. 周鵬.大連理工大學(xué) 2011
[2]C/E復(fù)合材料制孔缺陷成因與高效制孔技術(shù)[D]. 鮑永杰.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]交錯(cuò)PCD立銑刀銑削碳纖維復(fù)合材料試驗(yàn)研究[D]. 苗光.哈爾濱理工大學(xué) 2016



本文編號：3584852