陈亮子,唐珊珊,王天立,程志强,宋万越,王一奇,高航.高强中模碳纤维复合材料表面高速进给铣削材料去除机理研究[J].表面技术,2025,54(4):151-164.
CHEN Liangzi,TANG Shanshan,WANG Tianli,CHENG Zhiqiang,SONG Wanyue,WANG Yiqi,GAO Hang.Material Removal Mechanism of High Strength Intermediate Modulus Carbon Fiber Reinforced Polymer by High Feed Rate Surface Milling[J].Surface Technology,2025,54(4):151-164 |
| 高强中模碳纤维复合材料表面高速进给铣削材料去除机理研究 |
| Material Removal Mechanism of High Strength Intermediate Modulus Carbon Fiber Reinforced Polymer by High Feed Rate Surface Milling |
| 投稿时间：2024-05-14 修订日期：2024-08-22 |
| DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.04.012 |
| 中文关键词: 高强中模碳纤维复合材料 高速进给 铣削质量 材料去除机理 表面粗糙度 |
| 英文关键词:high strength intermediate modulus carbon fiber reinforced polymer high feed rate milling quality material removal mechanism surface roughness |
| 基金项目:科技部重点研发项目(2021YFB3401700);中央高校基本科研业务费(DUT22LAB401，DUT22LAB501) |
| 作者 | 单位 |
| 陈亮子 | 中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710089 |
| 唐珊珊 | 中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710089 |
| 王天立 | 中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710089 |
| 程志强 | 大连理工大学 高性能精密制造全国重点实验室 机械工程学院，大连 116024 |
| 宋万越 | 大连理工大学 高性能精密制造全国重点实验室 机械工程学院，大连 116024 |
| 王一奇 | 大连理工大学 高性能精密制造全国重点实验室 机械工程学院，大连 116024 |
| 高航 | 大连理工大学 高性能精密制造全国重点实验室 机械工程学院，大连 116024 |
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| Author | Institution |
| CHEN Liangzi | AVIC Xi'an Aircraft Industry Group Company Ltd., Xi'an 710089, China |
| TANG Shanshan | AVIC Xi'an Aircraft Industry Group Company Ltd., Xi'an 710089, China |
| WANG Tianli | AVIC Xi'an Aircraft Industry Group Company Ltd., Xi'an 710089, China |
| CHENG Zhiqiang | State Key Laboratory of High-performance Precision Manufacturing,School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China |
| SONG Wanyue | State Key Laboratory of High-performance Precision Manufacturing,School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China |
| WANG Yiqi | State Key Laboratory of High-performance Precision Manufacturing,School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China |
| GAO Hang | State Key Laboratory of High-performance Precision Manufacturing,School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China |
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| 中文摘要: |
| 目的 开展高强中模碳纤维复合材料表面高速进给铣削材料去除机理分析，提高高强中模碳纤维复合材料表面铣削质量。方法 采用仿真模拟与实验相结合的方法，选用聚晶金刚石(PCD)双刃铣刀、硬质合金双刃/四刃/微刃铣刀开展高强中模碳纤维复合材料表面铣削仿真与实验，结合铣削过程切削刃加工轨迹分析结果，综合评价四种刀具铣削过程产生的切削力、切削热与材料表面铣削质量的关系。结果 仿真发现铣削过程中纤维承受主要载荷，刀具切入处表面更容易出现损伤。进给速度提高，表面铣削质量会有所降低，刀具刃数增加，进给力与最高铣削温度显著提高，加工质量下降。采用PCD铣刀加工能获得更高的铣削表面质量。结论 仿真分析与实验结果共同验证了不同刀具在高速进给条件下铣削高强中模碳纤维复合材料时材料的受力情况和表面质量。基于切削刃参与铣削过程开展材料去除机理分析，刀具刃数增加导致参与切削的切削刃数量增加，摩擦阻力增加，进给力增大。刀具刃数增加会压缩导屑槽空间，热量很难由切屑排出，导致铣削温度大幅上升，铣削质量下降。相较于硬质合金刀具，PCD刀具能以更小的进给力切入工件，并在加工过程中保持较低的进给力和铣削温度，获得更高的加工质量。 |
| 英文摘要: |
| An analysis on the material removal mechanism of the high strength intermediate modulus carbon fiber reinforced polymer (CFRP) was carried out to improve the surface milling quality under the high feed rates conditions. Various tools were employed to investigate the effects of different milling cutters on the milling quality with different milling parameters by analyzing the cutting force, cutting heat, surface roughness, and cutting edge path during the milling process. |
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