CFRP由于其擁有較高的比強度、比模量以及各向異性好等優(yōu)勢被廣泛的應用在航空航天領(lǐng)域。但是,它的可加工性能較差,加工過程中容易出現(xiàn)分層、撕裂、毛刺等缺陷,嚴重影響加工質(zhì)量,同時對加工刀具壽命也有較大的影響。超聲輔助加工是一種用來加工超硬、脆材等難加工材料的復合加工方式,近年來得到廣泛應用。對國內(nèi)外在CFRP超聲加工時的切削刀具的選用以及改進、切削力、切削熱以及切削質(zhì)量等方面的研究現(xiàn)狀進行分析,找出其存在問題及加工難點,提出了CFRP超聲輔助加工相應對策的研究趨勢和關(guān)注的問題進行了展望。 

【文章來源】：裝備制造技術(shù). 2020,(07)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

傳統(tǒng)切削與超聲振動CFRP的SEM圖[10]

為了能夠獲得更好的加工質(zhì)量，一些研究人員不斷地改進刀具得結(jié)構(gòu)，專門設(shè)計出適用于碳纖維增強復合材料加工的專用刀具結(jié)構(gòu)，通過查閱不同的文獻，有設(shè)計整體硬質(zhì)合金麻花鉆的，有設(shè)計出有整體硬質(zhì)合金魚鱗鉆（銑刀）的，有的采用PCBN/PCD鉆頭來提高刀具的加工性能等。圖2所示為魚鱗銑刀。這種銑刀的設(shè)計能夠有效地避免材料分層和毛刺現(xiàn)象，提升加工效率，屬于一種銑磨加工一體刀具，在結(jié)構(gòu)上把切削刃設(shè)計分割成許多微切削單元，提高了每個切削單元的切削刃的鋒利程度，使切削阻力降低，切削過程更加輕快，這種結(jié)構(gòu)的刀具更加適合高速加工，使整個銑削達到了磨削效果，因此，大大提高了碳纖維復合材料的切削效率，改善了工件表面的加工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)的改善也大達提高了銑刀的使用壽命[15]。López de Lacalle，設(shè)計了多刃左右螺旋刀具，在沿刀具切削刃形成金字塔型邊緣，同時采用Ti Al N涂層，通過實驗，當涂層厚度為4μm的時候達到最理想切削狀態(tài)，可以連續(xù)切削碳纖維材料40～50 m[16]。Marques等分析和比較了不同結(jié)構(gòu)的鉆頭在加工過程中的鉆削力及其造成的復合材料分層缺陷，結(jié)果表明階梯鉆可以明顯降低鉆削力，當切削速度和進給量分別選為53 m/min和0,025 mm/rev時，采用階梯鉆制孔可以防止分層的產(chǎn)生[17]。

針對CFRP鉆孔容易出現(xiàn)分層、毛刺等加工缺陷，南京航空航天大學的陳燕研制出來一種釬焊金剛石套料鉆，通過實驗對比，在相同轉(zhuǎn)速下，鉆削力隨進給量的增大而增大：相同進給量下，鉆削力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，且進給量對鉆削力的影響大于轉(zhuǎn)速的影響：已加工孔的入口質(zhì)量比出口質(zhì)量好[18]。圖3所示為釬焊金剛石套料鉆。3 切削力


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