碳纤维复合材料的后加工工艺

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1、新材料新工艺碳纤维复合材料的后加工工艺胡宝刚赵建设李德茂(中国航天工业总公司703所北京200026),,,文摘碳纤维复合材料后加工时易产生各种加上缺陷刀具磨损快尺寸控制困难。本文通过对碳纤维复合材料的切削、制孔、切割等后加工工艺的研究,对各种后加工工艺用的刀具材料、几何角度提出了建议,并推荐了相应的工艺参数。一-AbstractPostmaehiningoftenresultsinalotoftnaehiningdefeetsinear.,-bonfibreeompo,itematerialTool

2、swearquieklyandit15diffieulttoeontroldi.一-mensionsMaterialandgeometryangleoftoolsusedinpostmaehining15reeommendedbystudyingdrillingandeuttingteehnologyforearbonfibereomposite,ven.materialandeorrespondingteehnologyparameter15gi‘,’,,,关键词碳纤维复合材料02)后加工工艺切削制

3、孔切割,1前言间剪切强度低和导热性差其难加工性表现碳纤维复合材料因其优良的性能而在为刀具的磨损快、切削阻力大和由于切削温,,航天领域中获得广泛的应用其构件质量度高而产生的分层和烧损从而大大影响了轻、比刚度高,但成型后的构件精度往往达刀具的使用寿命。所以要解决碳纤维复合材,。,不到要求需进行后加工料的切削首先应解决刀具的使用寿命问,。碳纤维复合材料属难加工材料其加工题过程中易产生分层、撕裂、毛刺、拉丝、崩块我们曾对碳素钢、高速钢、硬质合金和,,等缺陷尺寸控制比较困难加工时刀具温聚晶金刚石刀具进行切削碳纤

4、维复合材料,,,度很高极易产生发热堵塞现象从而导致的试验得到了切削时间与刀具磨损量之间,。,。碳纤维表面碳化影响表面加工质量的关系曲线见图1碳素钢作为切削刀具碳纤维复合材料的后加工工艺可分为材料在碳纤维复合材料加工领域中的应用:;以下三类¹用于保证构件精度的切削工已远远不能满足使用要求高速钢材料由于,,;;艺º用于连接装配的制孔工艺»切割工近年晶粒细化增加了刀具强度和耐磨性艺。在碳纤维复合材料加工领域仍可继续使用;本文就以上各种后加工工艺、刀具种而硬质合金刀具,由于晶粒超细化,结合界类、材质、几何角度

5、等分别进行讨论,并推荐面增大,出现了整体硬质合金刀具群,改善了相应的加工工艺参数。了刀具的刚度和使用寿命,从而在碳纤维复2;聚晶金刚碳纤维复合材料的切削工艺合材料加工领域中获得广泛应用,,碳纤维复合材料属难切削材料构成这石刀具的出现使碳纤维复合材料表面加工、层质,。种材料难切削特性的原因主要有硬度高量大幅度提高以车代磨逐步成为可能宇航材料工艺1995年第1期一31一Zmm。,为了避免切削难的问题往往采用磨削,,.或特种加工但是磨削效率很低进给量一户u‘.寡件/月已0.0.0.123般在0.02~0.1

6、0mm之间。金刚石砂轮和树脂结合剂砂轮适合于碳纤维复合材料的磨削加工。但树脂结合剂砂轮易粘刀引起堵,塞建议采用粒度为60#~80#的金刚石砂轮作为磨削工具。、、0.51.01.52.0特种加工如高温切削振动切削超塑性切削等通过两种或两种以上的能量集于,切阴时间/卜,,一体往往能取得很好效果国内应该在这,以期特种加工能在碳纤维图1不同刀具切削时间与刀尖磨损之间的关系些方面展开研究。,,,,。1碳素钢;2;3硬质合金;4聚晶金刚石复合材料加工领域获得广泛应用高速钢,,此外金属陶瓷刀具等新型刀具是否适可以预

7、料聚晶金刚石刀具将作为首选刀具。,而在碳纤维复合材料加工中得到应用合于碳纤维复合材料的加工到目前为止还,。用人造金刚石聚晶刀具加工碳纤维复没有结论国内应该加紧这方面的研究瑞合材料时易采用低速、中走刀、大吃深和干典Sandvik公司用于加工玻璃纤维和碳纤切削。刀具几何角度和切削用量的选择是保维复合材料的刀具群的出现是值得注意的。,动向证碳纤维复合材料表面加工质量的关键建议采用表1的刀具参数。3碳纤维复合材料的制孔工艺表1人造金刚石聚晶刀具几何参数碳纤维复合材料制孔时容易产生下列:角度名称角度/(。)作用

8、问题;y12~15适当增大y,¹层间分层和出口层分层前角可以加大刀具切,,割作用减少切削热提高刀,;具寿命º孔径收缩尺寸精度难以保证、、;aa,,»出口层边缘易产生劈裂拉丝崩块后角6~8适当增大保证切削轻快减,;少摩擦和切削热¼攻丝时易掉扣局部掉渣;½碳颗粒快速磨损刀具主偏角,于75~90可减小径向力和振动提高刀,。,45~60具强度改善刀具散热条件¾导热性差排屑不好,,这些问题的产生一方面来自刀具另刃倾角几0~5适当减小补可减小加工中的。。,一方面来自