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Indexed by:Journal Papers

Date of Publication:2019-07-05

Journal:机械工程学报

Included Journals:EI、PKU

Volume:55

Issue:13

Page Number:195-204

ISSN No.:0577-6686

Key Words:碳纤维复合材料;铣削;纤维切削角;刀刃钝圆半径;表层损伤

Abstract:碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)以其轻质、高强等优点,已成为高端装备的优选材料.该材料在固化成型之后,仍需大量的边缘、盲窗口、异形轮廓等铣削加工以满足连接装配要求.然而,这类材料极易在表面产生毛刺、撕裂等加工损伤,严重影响构件的承载性能.阐明铣削加工中CFRP表层损伤的形成机制,用以指导铣削工艺的优化,是实现其高质量加工的关键.研究通过四种典型角度CFRP单向板的铣槽试验,从表层损伤分布形式及未切断纤维长度两个方面阐明了纤维切削角、刀刃钝圆半径及铣刀运动特点对CFRP铣削加工表层损伤的综合影响机理.研究表明:纤维切削角是影响CFRP表层加工损伤形成的关键因素.当其为锐角时,在大刃圆半径影响下易由无损伤状态向毛刺多发状态过渡,当其为钝角时损伤分布不受刀刃钝圆半径影响,表层损伤集中分布在90°～135°之间,为毛刺与撕裂共存形式.而铣刀运动特点造成了纤维切削角的连续动态变化,在易形成损伤的区间内引起损伤的动态累积,最终决定了未切断纤维长度.在此基础上,提出可有效抑制CFRP侧铣加工表层损伤的方法,并通过试验验证其有效性,为后续有关加工损伤抑制的研究提供基础.