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CFRP铣削加工刀具优化

贺皑 袁信满 陈保林 胡智钦

贺皑, 袁信满, 陈保林, 胡智钦. CFRP铣削加工刀具优化[J]. 制造技术与机床, 2023, (1): 49-54. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.007
引用本文: 贺皑, 袁信满, 陈保林, 胡智钦. CFRP铣削加工刀具优化[J]. 制造技术与机床, 2023, (1): 49-54. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.007
HE Ai, YUAN Xinman, CHEN Baolin, HU Zhiqin. Optimization of CFRP milling tool[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (1): 49-54. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.007
Citation: HE Ai, YUAN Xinman, CHEN Baolin, HU Zhiqin. Optimization of CFRP milling tool[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (1): 49-54. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.007

CFRP铣削加工刀具优化

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.007
详细信息
    作者简介:

    贺皑,男,1985年生,高级工程师,研究方向为航空结构件数控加工。E-mail:117755020@163.com

    通讯作者:

    贺皑,男,1985年生,高级工程师,研究方向为航空结构件数控加工。E-mail:117755020@163.com

  • 中图分类号: TB332

Optimization of CFRP milling tool

  • 摘要: 碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)因性能优异,在航空航天等高端装备领域应用广泛。但由于CFRP是典型的难加工材料,铣削过程中刀具磨损快,并且易形成毛刺、分层和崩边等缺陷。其中,最常见的是边缘毛刺缺陷,带来大量打磨工作。因此,探究抑制CFPR边缘毛刺产生的方法对企业实现优质高效加工具有重要意义。分析了CFPR边缘毛刺产生的原理,设计了优化结构的新型铣刀,在刀具周向设计了菠萝右旋刃、普通右旋刃、菠萝左旋刃和普通左旋刃4组刀刃,每组切削刃均由密布刀刃组成。边缘铣削试验结果表明,相比菠萝铣刀和交错铣刀,新型铣刀能够较好地抑制CFRP边缘毛刺的产生。

     

  • 图  1  菠萝铣刀加工示意图

    图  2  左右旋交错立铣刀加工示意图

    图  3  CFRP铣削加工示意图

    图  4  新型铣刀结构示意图

    图  5  试验使用的铣刀

    图  6  试验加工现场图

    图  7  3种刀具加工上表面边缘毛刺占比

    图  8  3种刀具加工下表面边缘毛刺占比

    图  9  3种刀具加工边缘毛刺长度最大值

    图  10  新型铣刀加工8 m时下表面毛刺分布情况

    图  11  CFRP材料弹性变形时刀刃切削纤维束示意图

    图  12  3种刀具加工轮廓表面粗糙度

    图  13  交错铣刀和新型铣刀普通左右旋刀刃后刀面磨损

    图  14  铣削长度2 m时新型铣刀普通右旋刃后刀面磨损情况

    图  15  铣削长度8 m时新型铣刀普通右旋刃后刀面磨损情况

    表  1  新型铣刀基本信息

    直径/mm齿数刃长/mm刀具材料涂层情况
    84306%Co其余WC金刚石涂层
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    表  2  CFRP层压板基本信息

    碳纤维树脂含量极限拉伸强度
    (0°)/MPa
    极限拉伸模量
    (0°)/GPa
    尺寸/mm层数铺层方向
    IMA-12K重量比34%2 770170400×400×324[45°/0°/45°/0°/45°/
    45°/0°/45°/0°/45°]3
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    表  3  CFRP加工参数表

    主轴转速/(r/min)进给/(mm/min)切深/mm切宽/mm
    9 0001 00033
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    表  4  新型铣刀加工上下表面刀刃数量

    切削位置普通左旋刃菠萝左旋刃右旋常规刃右旋菠萝刃刀刃总数
    上表面22217
    下表面21205
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  • 收稿日期:  2022-09-27
  • 录用日期:  2022-11-13

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