芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究

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1、第36卷第11期兵工学报Vol．36No．112015年11月ACTAAＲMAMENTAＲIINov．2015芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究11211王凤彪，张金豹，马玉勇，侯博，王永青(1．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024;2．中国运载火箭技术研究院材料与工艺研究所，北京100076)摘要:为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷，提高其切削性能和加工质量，采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌，3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度，测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生

2、的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明:相比于干切削，深冷切削时切速越高，表面质量越好，相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下，随着切速升高，主切削力均呈下降趋势，且深冷时下降得更加明显，当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足，以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性，导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高，切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。关键词:机械制造工艺与设备;芳纶纤维;深冷切削;缺陷;表面质量;切削力中图分类号:TH161文献标志码:A文章编号:1000-1093(2015)1

3、1-2141-08DOI:10．3969/j．issn．1000-1093．2015．11．019ＲesearchonMillingProcessofAramidFiberＲeinforcedCompositeMaterialsinCryogenicConditions11211WANGFeng-biao，ZHANGJin-bao，MAYu-yong，HOUBo，WANGYong-qing(1．SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，Liaoning，China;2．Ｒes

4、earchInstituteofMaterialandProcessingTechnology，ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology，Beijing100076，China)Abstract:Inordertoreducethedefectsoffluffandhightemperatureablationofaramidfiberreinforcedmaterialsduringmilling，andtoimprovethecuttingperformanceandmachiningquality，thematerialisproces

5、sedbyCNCmillingmachine．Theliquidnitrogenisusedasacryogeniccuttingfluid．Theultra-deepmicroscopedigitalmicroscope，3Dsurfacecontourgraphanddynamometerareusedtomeasurethesurfacemorphology，surfaceroughnessandcuttingforceofcutspecimens，respectively．Amaterialmodelofmillingprocessisestablished．Thed

6、efectsofdrymillingareanalyzed，andtheliquidnitrogencryogeniccuttingmechanismisdiscussed．Theresultsshowthatthemachiningqualityofcryogeniccuttingisexcel-lentcomparedtodryonesatthesamecuttingspeed．Intwokindsofcuttingconditions，themaincuttingforcedeclineswiththeincreaseinspeed，andforthecryogenic

7、onethetrendismoreobvious．Atthesamespeed，themaincuttingforceincryogenicmillingishigherthanthatindrymilling．Fortheadhe-sivepointoffiberwovenitislowercutterstresstolerance，andthefiberhasautomaticcollisionavoidanceandelongationpropertiesathightemperatureandp