微量润滑变角度高速铣削碳纤维增强复合材料的加工性能与材料去除机理

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.012

摘要/Abstract

摘要： 采用正十二边形切削轨迹方法研究了碳纤维增强复合材料（CFRP）的高速切削性能，重点研究了冷却润滑条件、纤维切削角、切削速度和顺/逆铣对材料加工性能的影响，揭示了典型纤维切削角下的材料去除机理。研究表明：使用聚晶金刚石铣刀沿等差为30°的切削角侧铣单向CFRP时，法向切削力Fn和切向切削力Ft均遵循一个特定的规律。相较于顺铣，逆铣时的Fn最大减小25%，Ft最大减小40%，表面粗糙度Sa减小10%～35%。相较于干切削，纳米流体微量润滑切削下的Ft减小约20%，切削温度降低约40%。

关键词: 纳米流体微量润滑, 顺/逆铣, 高速铣削, 材料去除模型, 碳纤维增强复合材料

Abstract: High-speed cutting performance of CFRP was investigated by a specially designed regular dodecagonal cutting trajectory method. Factors such as cooling and lubrication conditions， fiber cutting angles， cutting speed， and down/up milling were analyzed for their influence mechanism on the cutting performance of CFRP. Material removal mechanism under typical fiber cutting angles was analyzed. The results indicate that when PCD milling cutter mills unidirectional CFRP with a constant 30° angular difference， both of normal cutting force（Fn）and tangential cutting force（Ft） follows a specific pattern. Compared to down milling， Fn reduces 25% at least and Ft reduces 40% at least in up milling， while the surface roughness Sa reduces 10% to 35%. Compared to dry cutting， nanofluid for minimal quantity lubrication machining Ft reduces 20% approximately， and cutting temperature decreases around 40%.

Key words: nanofluid minimum quantity lubrication, down/up milling, high speed milling, material removal model, carbon fiber reinforced plastic（CFRP）composite material

中图分类号:

TB332

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