CFRP碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料超聲輔助切削技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望
發(fā)布時(shí)間:2021-07-27 03:23
CFRP由于其擁有較高的比強(qiáng)度、比模量以及各向異性好等優(yōu)勢被廣泛的應(yīng)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(yán)重影響加工質(zhì)量,同時(shí)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(fù)合加工方式,近年來得到廣泛應(yīng)用。對國內(nèi)外在CFRP超聲加工時(shí)的切削刀具的選用以及改進(jìn)、切削力、切削熱以及切削質(zhì)量等方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,找出其存在問題及加工難點(diǎn),提出了CFRP超聲輔助加工相應(yīng)對策的研究趨勢和關(guān)注的問題進(jìn)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(jìn)刀具得結(jié)構(gòu),專門設(shè)計(jì)出適用于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工的專用刀具結(jié)構(gòu),通過查閱不同的文獻(xiàn),有設(shè)計(jì)整體硬質(zhì)合金麻花鉆的,有設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)分割成許多微切削單元,提高了每個(gè)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(gè)銑削達(dá)到了磨削效果,因此,大大提高了碳纖維復(fù)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(dá)提高了銑刀的使用壽命[15]。López de Lacalle,設(shè)計(jì)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(shí)采用Ti Al N涂層,通過實(shí)驗(yàn),當(dāng)涂層厚度為4μm的時(shí)候達(dá)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(fù)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(dāng)切削速度和進(jìn)給量分別選為53 m/min和0,025 mm/rev時(shí),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(xué)的陳燕研制出來一種釬焊金剛石套料鉆,通過實(shí)驗(yàn)對比,在相同轉(zhuǎn)速下,鉆削力隨進(jìn)給量的增大而增大:相同進(jìn)給量下,鉆削力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大,且進(jìn)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
本文編號:3304969
【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(jìn)刀具得結(jié)構(gòu),專門設(shè)計(jì)出適用于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工的專用刀具結(jié)構(gòu),通過查閱不同的文獻(xiàn),有設(shè)計(jì)整體硬質(zhì)合金麻花鉆的,有設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)分割成許多微切削單元,提高了每個(gè)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(gè)銑削達(dá)到了磨削效果,因此,大大提高了碳纖維復(fù)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(dá)提高了銑刀的使用壽命[15]。López de Lacalle,設(shè)計(jì)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(shí)采用Ti Al N涂層,通過實(shí)驗(yàn),當(dāng)涂層厚度為4μm的時(shí)候達(dá)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(fù)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(dāng)切削速度和進(jìn)給量分別選為53 m/min和0,025 mm/rev時(shí),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(xué)的陳燕研制出來一種釬焊金剛石套料鉆,通過實(shí)驗(yàn)對比,在相同轉(zhuǎn)速下,鉆削力隨進(jìn)給量的增大而增大:相同進(jìn)給量下,鉆削力隨轉(zhuǎn)速的增大而增大,且進(jìn)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
本文編號:3304969
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