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波动式铣削碳纤维增强树脂基复合材料孔的可行性研究
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摘要: 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于其卓越的力学性能已被应用于航空、航天、汽车和医疗等领域。然而,由于CFRP的难加工特性,常规钻削易产生孔损伤问题,套料钻削易产生切屑堵塞问题,这就不可避免地会降低孔加工质量和效率。为提高制孔质量,本文提出了一种用于CFRP制孔的波动式铣削(WMM)方法。首先,基于运动学建立了波动式铣削的切削刃运动轨迹模型,并分析了波动式切削模式。其次,在干切削条件下进行了CFRP波动式铣削和普通螺旋铣孔的对比实验。结果表明,与螺旋铣孔相比,波动式铣削中CFRP的孔表面质量显著提高,Ra值降低了18.1%-36%。此外,波动式铣削的轴向切削力较常规螺旋铣孔明显降低:对于不同的轴向每齿进给量和切向每齿进给量,轴向力分别减小了12.0%-24.9%和3%-7.7%。同时,波动式铣削可以获得较小的孔出口损伤。对于不同的轴向每齿进给量和切向每齿进给量,孔出口处的平均撕裂长度分别降低了3.5%-29.5%和35.5%-44.7%。此外,波动式铣削也有效地缓解了刀具磨损。本文实验结果表明,针对CFRP孔加工,波动式铣削方法是一种有效且具有一定应用前景的加工方法。