碳纖維復(fù)合材料銑削加工質(zhì)量與刀具磨損研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）以其優(yōu)異的綜合性能，現(xiàn)已經(jīng)被普遍的應(yīng)用在航空航天、風(fēng)電、運(yùn)動(dòng)器材、汽車等多個(gè)領(lǐng)域。由于CFRP的層合結(jié)構(gòu)、非均勻分布、各向異性等特點(diǎn)，銑削過(guò)程中易產(chǎn)生毛刺、撕裂、分層等加工缺陷，加工質(zhì)量難以控制；CFRP的高強(qiáng)度、高硬脆性、低散熱性等特征易導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)重，刀具壽命較短，影響加工質(zhì)量及效率，造成加工成本高，屬于典型的難加工材料。
　　針對(duì)CFRP的難加工特性，本文圍繞CFRP銑削過(guò)程中銑削力、加工質(zhì)量

2、及刀具磨損等一系列問(wèn)題，展開(kāi)了相關(guān)的試驗(yàn)研究。通過(guò)采用不同刀具對(duì)單向及多向結(jié)構(gòu)的T700 CFRP層合板進(jìn)行銑削試驗(yàn)，分析了銑削參數(shù)、刀具材料對(duì)銑削力、表面質(zhì)量及刀具磨損的影響。本文的研究對(duì)CFRP銑削刀具材料及銑削參數(shù)的選擇，具有非常重要的理論意義及實(shí)用參考價(jià)值。主要工作及成果如下：
　　（1）研究了纖維切削角對(duì)徑向切深方向分力 Fy的影響規(guī)律。建立了 HTi10、VP15TF、NX2525和PCD刀具銑削力Fy的經(jīng)驗(yàn)公式，并對(duì)

3、銑削參數(shù)進(jìn)行了顯著性分析，其中HTi10刀具的轉(zhuǎn)速對(duì)銑削力Fy的影響程度高于進(jìn)給速度，而VP15TF、NX2525和PCD刀具的進(jìn)給速度對(duì)銑削力 Fy的影響程度高于轉(zhuǎn)速。銑削過(guò)程中 PCD刀具銑削力Fy最小，NX2525刀具銑削力Fy最大，當(dāng)切削次數(shù)超過(guò)20次（切削距離2.4m）時(shí)，VP15TF刀具的銑削力Fy逐漸高于HTi10刀具，但相差不大。
　　（2）采用HTi10刀具研究了銑削參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響，當(dāng)轉(zhuǎn)速越高、進(jìn)給速度越

4、小時(shí)表面粗糙度越小。分析了刀具材料對(duì)表面粗糙度的影響，發(fā)現(xiàn) PCD刀具銑削時(shí)表面質(zhì)量較好，NX2525刀具銑削時(shí)表面質(zhì)量最差。通過(guò)SEM對(duì)不同纖維切削角時(shí)的加工表面微觀形貌特征進(jìn)行了分析。銑削過(guò)程中由于表層材料缺乏支撐作用而容易發(fā)生變形，產(chǎn)生毛刺與撕裂缺陷。
　?。?）通過(guò)SEM分析了HTi10、VP15TF、NX2525、PCD刀具的磨損機(jī)理，結(jié)果表明刀具的磨損形式主要有后刀面的磨粒磨損、切屑粘附、涂層脫落、剝落和微崩刃。研究了