CFRP铣削加工三维形貌研究*
2021-05-29
航空制造技术 2021年9期
(南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室,南京 210016)
碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)是以树脂为基体,碳纤维为增强相的树脂基复合材料[1]。CFRP以其高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减振性好、破损安全性好及性能可设计等优势在航空航天领域得到广泛应用[2–3]。以CFRP 为代表的高性能复合材料已在大型飞机结构中得到大量应用,在降低机体结构重量的同时,还能有效提高零件的疲劳寿命。虽然目前CFRP制件的成形主要运用近净成形技术,但为了满足零件最终的形状、尺寸和装配要求,仍需进行二次机械加工,如铣边、钻孔等[4]。然而,由于碳纤维强度高、硬度大,树脂材料散热不良且材料整体呈力学各向异性,导致其机械加工条件比较恶劣,是典型的难加工材料[5]。铣削作为一种常见的CFRP后续加工方式,其加工表面质量直接影响着工件的装配和使用性能[6]。铣削的工艺参数对CFRP加工表面质量有重要影响,因此研究工艺参数对其表面质量的影响规律具有重要意义。
现阶段对CFRP复合材料表面质量的测量与表征中,主要还是使用接触式粗糙度仪测量以及适用于金属材料的二维表面粗糙度Ra作为评价标准[7]。CFRP经切削加工后其表面留有各种凹凸缺陷,这些谷峰轮廓并非由刀刃直接切出,根据纤维和基体的性能以及纤维方向的不同呈现出非常复杂的情况,此时沿用二维粗糙度测量与评定可能会丢失部分表面形貌信息。随着测量仪器和计算机技术的飞速发展以及工业发展的需求,近年来表面粗糙度的测量与表征已逐渐由二维向三维过渡。……
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