碳纤维增强树脂复合材料齿槽加工中分层缺陷的形成机制

摘要

针对碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber-reinforced plastic,CFRP)齿槽加工中易产生分层缺陷的问题,尤其以切出侧最严重.根据齿槽加工中分层缺陷的形成过程,重点构建CFRP齿槽加工切出侧最表层材料分层形成的临界切削力模型,并以平纹编织CFRP为研究对象,采用T型铣刀进行试验,从力学角度揭示齿槽加工中分层缺陷的形成机制.结果表明:齿槽上下两侧的经向纤维分层缺陷较小;A情形(有支撑)、B情形(无支撑)下纬向纤维分层缺陷产生的临界切削力均较小,因此,齿槽加工中分层缺陷均易产生,尤其是B情形;A、B两种情形下单束纤维临界力均在边缘附近呈较大值,中间部位临界力变化较小及纤维的变形均以中间部分较大,边缘部位变形小,由此导致A、B两种情形下的分层缺陷均以单束纤维为边界形成半月弧形"波峰";随着每齿进给量fz和切削速度Vc的增大,两种情形下的分层缺陷均呈增大趋势.试验结果与临界力理论推导结果基本一致.