王林,李茹,石文天,李娜,肖立强,步坤亭.芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削表面缺陷区域面积、切屑形态与切削力试验研究[J].表面技术,2025,54(10):185-198.
WANG Lin,LI Ru,SHI Wentian,LI Na,XIAO Liqiang,BU Kunting.Experimental Study on Surface Defect Area, Chip Morphology and Cutting Force of Aramid Fiber Reinforced Polymer in Spiral Milling[J].Surface Technology,2025,54(10):185-198 |
| 芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削表面缺陷区域面积、切屑形态与切削力试验研究 |
| Experimental Study on Surface Defect Area, Chip Morphology and Cutting Force of Aramid Fiber Reinforced Polymer in Spiral Milling |
| 投稿时间：2024-09-21 修订日期：2024-12-16 |
| DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.015 |
| 中文关键词: 芳纶纤维增强复合材料 螺旋铣削 表面缺陷区域面积 切屑形态 刀具磨损 切削力 |
| 英文关键词:Aramid fiber reinforced polymer spiral milling surface defect area chip morphology tool wear cutting force |
| 基金项目:国家自然科学基金(52475422，51975006，51505006) |
| 作者 | 单位 |
| 王林 | 齐鲁理工学院 智能制造与控制工程学院 山东省工业大数据与智能制造重点实验，济南 250200 |
| 李茹 | 齐鲁理工学院 智能制造与控制工程学院 山东省工业大数据与智能制造重点实验，济南 250200 |
| 石文天 | 北京工商大学 计算机与人工智能学院，北京 100048 |
| 李娜 | 齐鲁理工学院 智能制造与控制工程学院 山东省工业大数据与智能制造重点实验，济南 250200 |
| 肖立强 | 齐鲁理工学院 智能制造与控制工程学院 山东省工业大数据与智能制造重点实验，济南 250200 |
| 步坤亭 | 齐鲁理工学院 智能制造与控制工程学院 山东省工业大数据与智能制造重点实验，济南 250200 |
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| Author | Institution |
| WANG Lin | School of Intelligent Manufacturing and Control Engineering,Shandong Provincial Key Laboratory of Industrial Big Data and Intelligent Manufacturing, Qilu Institute of Technology, Jinan 250200, China |
| LI Ru | School of Intelligent Manufacturing and Control Engineering,Shandong Provincial Key Laboratory of Industrial Big Data and Intelligent Manufacturing, Qilu Institute of Technology, Jinan 250200, China |
| SHI Wentian | School of Computer and Artificial Intelligence, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China |
| LI Na | School of Intelligent Manufacturing and Control Engineering,Shandong Provincial Key Laboratory of Industrial Big Data and Intelligent Manufacturing, Qilu Institute of Technology, Jinan 250200, China |
| XIAO Liqiang | School of Intelligent Manufacturing and Control Engineering,Shandong Provincial Key Laboratory of Industrial Big Data and Intelligent Manufacturing, Qilu Institute of Technology, Jinan 250200, China |
| BU Kunting | School of Intelligent Manufacturing and Control Engineering,Shandong Provincial Key Laboratory of Industrial Big Data and Intelligent Manufacturing, Qilu Institute of Technology, Jinan 250200, China |
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| 中文摘要: |
| 目的 探究芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削机理，提高螺旋铣削表面质量。方法 设计并进行试验，利用响应曲面法、方差分析、t检验等方法对铣削表面形貌、缺陷区域面积、切屑形态、刀具磨损以及切削力等进行了分析，重点对螺旋铣削机理进行了探究，并给出了分析解释，尤其论述了节状切屑的演化过程。结果 表面缺陷区域面积受进给速度的影响显著，随进给速度的增大逐渐减小;同时发现，在一定切削参数范围内，摩擦加剧，温升明显，树脂基体有融化趋势，被拉伸延展成长条带状，形成一种特殊的节状切屑，试验中观察到前刀面上由于切屑、工件硬质点的不断刮擦和冲击形成明显的亮白色区域;对于切削力，其随着进给速度的增大先增大后减小，趋势明显，并不是简单的线性关系，通过建立的切削力数学模型得到切削力Fx、Fy、Fz的平均误差率分别为3.53%、13.62%、14.75%，预测结果较为准确。结论 刀具磨损形式主要分为黏结脱落与早期刀尖崩刃2种形式，节状切屑的出现加剧了刀具的磨损。增大进给速度可使刀-工件、刀-屑实际接触面积增大，对螺旋铣削表面挤压作用增强，有效抑制了表面毛刺，同时增大进给速度使刀刃锋利度增强，剪切作用越来越显著，节状切屑锯齿化明显加剧，当进一步增大进给速度时会使刀-工件接触面积远大于刀-屑接触面积，切屑对刀具的冲击作用减弱，切削力降低。 |
| 英文摘要: |
| The research on the spiral milling mechanism of Aramid fiber reinforced polymer could be better. Starting from the analysis on the spiral milling experiment of the Aramid fiber reinforced polymer, the work aims to systematically study the surface burr defect area, chip morphology, tool wear and changes of cutting force under a specific range of cutting parameters by the response surface method, variance analysis, t-test, and other methods, so as to explain the special nodular chip in the spiral milling process. |
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