碳∕碳多维编织喉衬数控加工工艺研究

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1、复合材料加工航天制造技术碳/碳多维编织喉衬数控加工工艺研究王劲松伍鹏张波刘小建单建群刘建国（西安航天复合材料研究所，西安710025）摘要：通过改变机加工艺方法，成功实现碳/碳（以下简称C/C）喉衬型面的数控加工，并通过选用合理的刀具材料、切削刃角以及切削参数，有效地避免了以往喉衬型面手工加工所造成各种缺陷，提高了此类产品交付合格率，同时也大大提高了车间的加工能力。关键词：多维编织；喉衬型面；数控加工NCMachiningProcessesResearchofCarbon/CarbonMultid

2、imensionalWeavingThroatProfileWangJinsongWuPengZhangBoLiuXiaojianShanJianqunLiuJianguo（Xi’anAerospaceCompositeMaterialsResearchInstitute,Xi’an710025）Abstract：NCMachiningofcarbon/carbon(hereinafterreferredtoasC/C)throatprofileisimplementedsuccessfullyb

3、ychangingthemachiningprocessmethod.Andvariousdefectsofthroatprofileinthepastcausedbymanualprocessingareavoidedeffectivelybymeansofareasonablechoiceoftoolmaterialandcuttingedgeangleaswellasreasonablecuttingparameters,toimprovethequalifieddeliveryofsuch

4、productsandalsosignificantlyincreasetheprocessingcapacityoftheworkshop.Keywords：multidimensionalweaving；throatprofile；numericalcontrolmachining1引言工质量一致性，提高生产效率，有必要采用先进的数控加工技术进行喉衬生产。某批产喷管的喉衬为多维编织C/C复合材料制品，其结构及尺寸如图1所示，在进行该喉衬生产过程时，车削加工占到其切削加工量的100%。初期研制过

5、程中由于生产量小，采用普通车床加工，由操作者双手分别控制中、小拖板运动，控制刀尖的吃刀量及运动轨迹，同时采用样板反复修正，加工相应型面。图1喉衬结构图[1]因为产品材料为三维四向编织结构，具有非均质和[2]各向异向性能，材料切削性能波动较大，切削成型性能较差，手动操作产生的切削力不均匀会导致加工不稳定，直接造成制品基体开裂、界面脱粘、少量纤维的断裂和脱层等缺陷，如图2所示。这些缺陷导致制品表观质量较差，影响制品使用性能，严重的会造成产品报废。随着型号批生产的启动，为保证制品加图2手工操作造成的产品

6、表观缺陷作者简介：王劲松（1970-）,工程师，机电一体化专业；研究方向：复合材料制造工艺。收稿日期：2012-12-0621复合材料加工2013年2月第1期2工艺方案选择过对常用刀具材料如白刚刀（W18Cr4V）、硬质合金（YG8、YW1硬质合金材料）车刀、金刚石整体烧结针对普通车床加工精度低、人为因素影响大、型等车刀材料的对比，从经济性和加工质量等方面综合面切削量不均匀等现象,为保证制品的加工质量，应考虑分析，硬质合金（YG8、YW1硬质合金材料）采用加工精度更高的数控设备承担该产品加工任务。

7、是适合于多维编织喉衬材料切削加工的车刀材料。采用数控加工首先必须考虑程序编制及走刀路线的3.2刀具几何参数选择优化，根据此产品结构特点，有以下三种数控加工工多维编织C/C材料在编织过程中，轴向碳纤维沿艺方案可供选择。径向由细向粗有序递增，使材料径向切削性能差异较2.1粗精车程序联合编制大。所以在进行型面加工时，应根据产品手工编织规在型面加工时直接将粗车和精车程序编制在一律进行型面机加参数优选。经过对制品材料编织中碳起，即将毛坯状态下喉衬型面一次加工到图纸要求尺纤维变化规律的研究和车削试验得出：轴向

8、车削过寸。这种方案对操作者来说加工方便，只需要一次对程，型面增大时，在主轴转速恒定的前提下，降低走刀即可完成全部加工任务。但由于多维编织C/C材料刀量及吃刀深度可以确保型面的加工质量，而进行径硬度较高，一次加工未完成时，刀具已产生较大磨损，向切削则要考虑编织体结构。总结普通C/C复合材料切削状态不佳，此时所去除的材料不是切削下来，而机加方法与经验，在已确定选用的普通YG8、YW1是被强行挤压和拉扯下来，极易导致喉衬材料出现端硬质合金车刀材料的基础上，着重研究加工制品内型面掉棒，纤维