进给速度对不同纤维方向CFRP铣削表面形貌的影响

采用金刚石涂层硬质合金铣刀对0°、45°、90°、135°4种纤维方向的碳纤维增强复合材料(CFRP)进行了顺铣加工试验。通过对铣削力和加工表面形貌的对比,分析了纤维方向和每转进给量对加工表面质量的影响。结果表明:主切削力随着每转进给量的增大而增大,0°方向纤维受到的主切削力最大,90°方向纤维受到的主切削力最小;0°方向纤维表面破碎树脂与纤维的残留随着每转进给量的增大而增多,135°方向纤维表面树脂粘附逐渐减小;90°方向纤维表面会有大小不同的微坑,同时在样件上、下表面易产生分层缺陷,45°方向纤维表面多呈现沟槽或波浪形形貌。     

碳纤维增强复合材料铣削加工刀具磨损研究

对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)开展了铣削试验,并对刀具不同磨损形式进行观察,讨论了金刚石涂层刀具磨损机理。结果表明,CFRP铣削加工法向切削力和切削温度随着刀具磨损而逐渐增大,而切向切削力却逐渐减小。随着切削温度的升高,树脂基体的流动性增加,降低了树脂基体对碳纤维的把持力,同时90°和135°铺层方向树脂涂覆现象加剧。金刚石涂层刀具的主要磨损形式为破碎的碳纤维颗粒和树脂基体对刀具持续不断的磨损和冲击作用而形成的磨粒磨损,主要为刃口和刀尖的微崩刃、后刀面涂层磨耗和涂层裂纹扩展导致的涂层剥落。     

数控卧式内腔加工专机联合仿真建模与分析

为构建内腔加工专机高保真度模型,建立机电耦合联合仿真伺服控制模型。通过伪随机序列创建激励信号,基于特征识别方法建立各轴指令位置和实际光栅位置间的传递函数,通过最小二乘法辨识出传递函数参数,并建立联合仿真模型。仿真结果表明：直线轴指令、旋转轴指令与仿真结果间最大误差分别为4.0×10^-3mm, 4×10^-15°,满足工程应用的精度要求。     

纤维切削角对CFRP加工缺陷的影响规律

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在加工中出现毛刺、崩边等缺陷,提出基于纤维切削角的碳纤维每齿切削长度计算方法,分析毛刺缺陷的形成机制和发展规律.计算结果和验证试验表明:纤维切削角决定碳纤维每齿切削长度和受到作用的切削刃总数,随着纤维切削角增大,碳纤维每齿切削长度增大,而受到切削刃的作用频率降低.产生毛刺的主要原因是碳纤维实际弯曲半径大于理论最小弯曲半径,碳纤维仅仅发生弯曲并没有断裂.当纤维切削角在0°~90°时,缺陷形式为崩边;当纤维切削角在90°~180°时,出现毛刺缺陷,且毛刺长度随纤维切削角的增大而不断增大.     

多齿铣刀侧铣加工多层CFRP铣削力的建模与仿真

由于碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的层间结合强度较低,进行切削加工时在切削力的作用下容易出现分层和毛刺等质量缺陷。因此,通过对切削力的预测与控制可以有效提高加工质量。采用瞬时刚性力模型对多齿铣刀侧铣多层CFRP材料的加工过程进行铣削力建模与仿真,分析了多齿铣刀特有的几何结构对切削力的影响。试验中保持切削速度恒定,以不同进给速度分别对45°、0°、-45°和90°这4种典型纤维方向的单向CFRP进行侧铣加工,通过测得的切削力数据计算各自的铣削力系数。根据力学矢量叠加原理得到了多向CFRP铣削力系数的简化计算表达式,最后将计算结果代入铣削力模型得到了各时刻的铣削力仿真值。在同样的试验条件下对该多向CFRP进行侧铣加工验证试验,试验结果表明: 该模型能较好地预测铣削力,最大相对误差小于9%,平均相对误差小于5%,可为铣削参数优化和刀具结构优化提供理论基础。     

异型结构壳体内腔直角铣头加工方法

外形和内腔均为偏心且内腔极其复杂的异形结构壳体零件,其铸件毛坯余量大且不均匀,材料去除量大,内腔干涉现象严重,给零件的加工定位装夹、编程和加工效率的提升带来挑战。基于UGCAM模块对内腔进行编程,采用加长杆直角铣头加工内腔,同时利用VERICUT模拟加工过程解决干涉问题,提高加工效率。     

碳纤维复合材料铣削与磨削加工对比研究

使用单层钎焊金刚石磨头和金刚石涂层玉米铣刀对T800碳纤维增强环氧树脂复合材料层压板进行切边加工,研究铣削加工和磨削加工工艺对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)表面质量的影响。通过对加工表面微观形貌的观察和表面粗糙度的测量对比,讨论2种加工方式下表面质量差异和缺陷形成的原因。结果表明:磨削加工的表面质量优于铣削加工的表面质量,铣削加工后CFRP表面会出现凹坑和树脂涂覆等缺陷,但磨削加工的表面纤维断口清晰可见,无明显缺陷。铣削工艺下的凹坑是纤维集束断裂而形成的,树脂涂覆是由刀具后刀面与工件材料的频繁挤压、摩擦而形成。在表面质量和加工缺陷要求严格的条件下,应优先选用磨削加工工艺。