超聲振動輔助銑磨CFRP試驗研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，CFRP）具有較高的比強(qiáng)度、比剛度、比模量等特性，也是由于此類特性，其在航空、航天、汽車制造等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，雖然此類材料在制造過程中采用了凈近成型技術(shù)，但在裝配、使用過程中，各部件之間仍需進(jìn)行相應(yīng)的配合，因此仍需對部件進(jìn)行二次機(jī)加工。但由于CFRP材料本身具有的高硬度、各向異性、非均勻、散熱性差等特點(diǎn)，使其在傳統(tǒng)機(jī)加工過程中會出現(xiàn)毛刺、撕裂、分層

2、之類的缺陷，且在二次機(jī)加工時刀具會出現(xiàn)磨損嚴(yán)重的問題；超聲振動輔助銑磨加工（Ultrasonic Vibration Assisted Grinding，UAG）是一種新興的復(fù)合加工方式，它既有超聲加工加工質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，又能像銑磨加工一樣保證較高的加工效率，而且能夠較好的延長刀具壽命。本文將UAG加工應(yīng)用于CFRP加工中，利用自制的單層有序釬焊金剛石銑磨刀具對 CFRP層合板和單向板進(jìn)行相應(yīng)的側(cè)銑加工技術(shù)研究，并與銑磨加工（Conven

3、tional Grinding，CG）CFRP進(jìn)行對比試驗分析，分析UAG加工相較于CG加工的優(yōu)勢，通過相應(yīng)的理論分析對此現(xiàn)象進(jìn)行解釋說明，對兩種加工方式下的刀具磨損進(jìn)行了相應(yīng)的磨損試驗研究，為后續(xù)UAG加工CFRP試驗提供依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對UAG加工使用的單層有序釬焊金剛石銑磨刀具基體材料進(jìn)行篩選確定，對刀具與超聲系統(tǒng)匹配性進(jìn)行 ANSYS模態(tài)和諧響應(yīng)分析，并進(jìn)行相應(yīng)的試驗驗證；對本文所使用的真空爐釬焊技術(shù)的釬

4、焊工藝進(jìn)行簡略的介紹，并使用真空爐釬焊制備出試驗所需的銑磨刀具。⑵研究UAG對CFRP切削力和表面質(zhì)量的影響，使用自制的銑磨刀具對CFRP層合板進(jìn)行UAG加工，對切削力隨每齒進(jìn)給量fz和徑向切深ae的變化趨勢進(jìn)行分析，對比分析了UAG與 CG兩種加工方式在切削力和加工工件表面質(zhì)量兩方面的差異；使用 UAG的加工方式對CFRP單向板進(jìn)行相應(yīng)的側(cè)銑加工試驗，研究振幅A與頻率f對切削力和加工質(zhì)量的影響，分析了振幅與頻率的乘積對加工質(zhì)量的影響的