摘要：碳纤维增强复合材料是典型的各向异性材料,在铣削加工过程中极易出现毛刺、撕裂等缺陷。以碳纤维增强复合材料最常用的菠萝铣刀为研究对象,进行碳纤维增强复合材料不同进给速度及切削距离下的切削形貌试验,并进行了数字化表征,基于表征结果,研究了切削缺陷产生的机理,分析了刀具结构设计对加工质量影响,为碳纤维增强复合材料高效、低损伤加工提供理论基础。

摘要：为满足装配需求,由腹板类零件组装的骨架,通常需要进行二次修配,其中弱刚性的框缘装配面修配时由颤振、变形等造成型面铣伤问题频发,严重影响装配质量。因此从刀具结构对型面铣削力的影响规律入手,设计了一种用于弱刚性型面加工的密齿铣刀,并基于刀具进行切削参数匹配试验,从切削力及表面质量两个维度优化切削参数,分别计算出刀具在两种响应下的最佳切削参数。结果表明:在优化后的切削参数下,型面铣削的切削力为43 N,表面粗糙度为Ra1.04μm。

摘要：针对镗削CFRP层合板孔出口常出现分层缺陷的问题,建立CFRP层合板镗削有限元模型,设计响应曲面实验,分析背吃刀量、切削速度和进给量对CFRP层合板镗削过程中分层损伤及轴向力的影响,并建立CFRP镗削轴向力的响应曲面预测模型。结果表明,镗削轴向力随背吃刀量、切削速度和进给量的增大而增大,且背吃刀量的影响更显著;背吃刀量、进给量与出口分层损伤呈正相关;切削速度增大至27m/min后,出口分层因子基本不变。

摘要：为提高碳纤维增强复合材料切削加工的质量和效率,从刀具材料选取和结构设计两个方面开展了CFRP高速低损伤铣刀的设计,采用有限元仿真和试验优选了刀具角度,最终获得一款小轴向力(轴向前角0°,径向前角7°,后角18°)PCD直齿波浪铣刀。基于此小轴向力刀具开展了高速低损铣刀铣削CFRP试验,结果表明,当切削速度为4000mm/min时,高速低损铣刀的寿命由传统铣刀的4000mm提高到70000mm,且CFRP铣削表面无分层、撕裂及毛刺等加工质量问题。

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。

摘要：针对蜂窝芯材料工件圆弧转角无法机加成形的瓶颈难题,依据超声振动加工原理及蜂窝芯材料特性,设计了一种超声振动插削刀。基于刀具初始结构设计,采用ABAQUS有限元软件对插削刀进行了模态分析,验证了该新型插削刀结构设计的合理性,并为该超声刀具的发展研究提供了结构参数支持。结果表明:第七阶振型为插削刀的理想振型,振幅分布有规律,振动稳定;刀具长度L=27mm,刀具厚度t=2.5 mm,楔角θ=13°为插削刀结构的适宜参数,符合超声切削加工对刀具的要求。

摘要：针对蜂窝芯零件清理过程中出现粉尘大、清理不彻底、劳动强度大,人易疲劳等问题,基于人机工程学原理和方法,设计了一款用于蜂窝芯零件切屑清理的装置。文章论述了清洁车的结构、形式;主要尺寸的确定方法和依据;切屑排除口、吸尘防护套的设计。通过该研究设计,改善了蜂窝芯零件的清理条件和环境,保护了工人的身心健康,降低了工人的疲劳强度,提高了工作效率。

摘要：针对圆盘铣刀超声切削过程中出现易碎及抱死等问题展开分析,提出一种用于Nomex蜂窝复合材料超声切削加工的新型锯齿圆盘铣刀。为了保证新型刀具满足生产使用要求,对新型锯齿圆盘铣刀展开分析,推导建立了锯齿圆盘铣刀的动力学模型;应用有限元软件ABAQUS对锯齿圆盘铣刀进行模态分析,验证了锯齿圆盘铣刀结构设计的合理性,为刀具的进一步发展研究提供参数支持。结果表明:锯齿圆盘铣刀第十二阶振型理想,振动稳定,振幅分布有规律,楔角θ=12°为锯齿圆盘铣刀结构的最优选择,符合超声切削加工对刀具的要求。

摘要：从圆盘刀超声振动切削Nomex蜂窝芯加工原理出发,将圆盘刀超声加工系统简化成双自由度弹簧-质量-阻尼系统并建立了圆盘刀超声振动动力学模型,推导了圆盘刀加工系统临界稳定成立的条件式。在理论分析的基础上,基于MATLAB/SIMULINK搭建了圆盘刀系统动力学仿真模型,并开展了颤振仿真试验,研究得出了切削齿数对系统稳定性的影响规律:在低转速范围内,随着刀具切削齿数量逐渐增大时,加工系统稳定性逐渐降低;在高转速范围内,加工系统的稳定性随着刀具切削齿数量的增大反而逐渐增强。采用控制变量法在转速为1 500 r/min等加工条件下通过使用所设计的3种不同齿数的圆盘刀现场加工Nomex蜂窝芯得到的零件表面质量对比分析表明,大齿数Z=36的圆盘刀加工得出的零件表面质量更高,系统稳定性更好,与仿真结果一致,从而很好地验证了已建立的超声振动动力学模型与稳定性条件式。