第2期 2018年2月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2018)02011603
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2018.02.029
刀具材料对CFRP铣削力的影响
段春争，李朋欣
（大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024）
No.2 Feb.2018
摘要：碳纤维增强复合材料（CFRP)铣削过程中，减小铣削力可以明显提高表面质量、延长刀具寿命等。通过选用硬质合金（HTi10）、涂层（VP15TF）与金属陶瓷（NX2525）刀具进行铣削对比试验，研究了铣削参数对铣削力的影响规律，并建立了铣削力经验公式。结果表明：在转速1000~4000r/min、进给速度200~600mm/min的铣削参数范国内，VP15TF刀具的主铣削力最小，最适合CFRP的铣削加工；HTi10刀具的转速对主铣削力的影响程度高于进给速度，而VP15TF和NX2525刀具的进给速
度对主铣削力的影响程度高于转速；铣削CFRP时，宜采用高转速、低进给速度。关键词：碳纤维增强复合材料；硬质合金；涂层；金属陶瓷；铣削力
中图分类号：TH16；TG425
文献标识码：A
Influenceof ToolMaterialsonMillingForceof CFRP
DUAN Chun-zheng,LI Peng-xin
(School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024, China) Abstract : Reducing the milling force can significantly improve the surface quality, prolong tool life and so on in the process of milling carbon fiber reinforced plastics (CFRP). The carbide (HTilo), coated(VP15TF), and cermet (NX2525) tool were adopted for compared milling experiment. The influence of milling parameters on milling force was studied, and the empirical formulas of milling force were estab-lished. The results show that the VP15TF tool owns the minimum milling force within the spindle speed 1000 ~ 4000r/min, feed speed 200 ~ 600mm/min range of the milling parameters, and it's most suitable for milling CFRP. The spindle speed of the HTilO tool has a higher impact on the main milling force than the feed speed, however the feed speed of the VP15TF and NX2525 has a bigger influence degree on the main milling force than the spindle speed. It' s appropriate to use high spindle speed and low feed speed when millingCFRP.
Key words: carbon fiber reinforced plastics; carbide; coat; cermet; milling force
0引言
碳纤维增强复合材料（CFRP）具有密度小、比强度高、比模量高、抗震性能好等优点，已广泛应用在军事及民用工业的各个领域，是近此年来发展较快的一和材料[1-2]。但由于其高硬度、非均质及各向异性等特点，严重制约了材料的高效加工。切削力对计算功率消耗，机床、夹具、刀具的设计，切削用量的制定，刀具几何参数的优化，都具有重要的意义。小的切削力能够降低切削温度、机床功率消耗、工件振动和零件变形，从而提高加工质量，还能保证较长的刀具寿命。 Sorrentino等人[3]采用H1UTi20T刀具进行了CFRP铣削试验，发现轴向力F，随进给速度、径向切深和轴向切深的增加而增加。MerinoPerezJL[4]选用涂层和 WC-Co刀具进行CFRP切削力试验，发现与其它切削
收稿日期：2017-04-26；修回日期：2017-05-22*基金项目：国家自然科学基金项目（51375072）
参数相比，切削力随切削速度的增加变化更快。吴红等[3]选用硬质合金刀具铣削CFRP，结果表明铣削力随转速和进给速度的增大而增大，其中进给速度对铣削力影响更大。Rawat[6]采用硬质合金刀具进行钻削试验发现，轴向力随着进给速度的增加而增加，并与切削参数之间存在非线性的关系，
目前国内外对CFRP铣削力已做了许多研究，但仍存在一些不足。大部分研究集中在铣削参数对铣削力的影响，对不同刀具的适用范围并没做系统的研究。因此，文本选择金属陶瓷（NX2525）、硬质合金（HTi10）与涂层（VP15TF）三种刀具进行CFRP铣削对比试验，分析不同刀具的铣削力随铣削参数的变化规律，建立了不同刀具的铣削力经验公式，从而实现铣削加工前铣削力的预测和控制。本文的研究对CFRP铣
作者简务劳数据970—），男，沈阳人，大连理工大学副教授，博士，研究方向为切前加工及先进制造，（E-mail)duanc@dlut.edlu.cn。