，工程实践·
碳纤维复合材料超声振动加工
张加波
石文天2
刘汉良
(1北京卫星制造厂，北京100190）(2北京工商大学，北京100048）
宁志鹏
文摘针对碳纤维复合材料切削加工中存在分层、撕裂、翻边、毛刺等加工缺陷，开展超声振动铣削表面粗糙度试验、铣削加工工艺缺陷试验及钻削工艺缺陷试验，分析超声振动加工过程中的影响因素及工艺参数。结果表明，声振动加工的零件表面粗楚度值稳定在Ra0.9~2.5um，相比常规切削有效地提高了表面质量，同时适当降低超声切削的频率和振幅，减少切削深度和进给量，对整体减少复合材料的加工缺陷较为有利。
关键词碳纤维复合材料，切削加工，超声振动加工，工艺缺陷
中图分类号：TB332，TG663
D0I:10.3969/j.issn.10072330.2014.01.025
UltrasonicVibrationCuttingofCFRP
ZHANG Jiabo"
SHI Wentian?
LIU Hanliang
(1 Beijing Spacecraft,Beijing 100190)
NING Zhipeng
(2 Beijing Technology and Business University,Beijing 100048)
AbstractThere are manydefects such as delamination,splitting, flanging and burr in the machining process of carbon fiber reinforced plastics( CFRP). In the paper, the surface roughness in ultrasonic vibration milling, the ma-chining defects in ultrasonic vibration milling and drilling have been carried out. The influence factor and cutting pa-rameter in the ultrasonic vibration cutting of CRFP is analyzed. The results show that ultrasonic vibration cutting effec-tively improve the surface quality compared to conventional cutting, and it was effective to reduce defects of CFRP by reducing the frequency, amplitude of the ultrasonic vibration cutting , the depth of cut and feed rate.
KeywordsCFRPCutting，Ultrasonic vibration cutting，Machiningdefects
0引言
碳纤维复合材料（CFRP）是以碳纤维为增强材料，以树脂为基体的复合材料1}，具有质量轻，比强度大，耐高温，耐腐蚀和吸震性等特点，已广泛应用于航天、航空、汽车、体育娱乐及其他领域[2)。CFRP由于具有强度大、各向异性、导热性差等特点，尤其是其层间强度低，切削时在切削力的作用下容易产生分层，撕裂等缺陷，钻孔时最为严重，加工质量难以保证，是典型的加工材料(3)。
超声振动切削加工技术是近几年新兴的先进制造技术之一，国内外有关研究机构已经展开了超声振动切削加工CFRP的技术研究，超声振动切削加工具
收稿日期：20131030
有切削力小、刀具磨损小、加工质量好等优点，尤其适用于加工硬脆性难加工材料。本文针对CFRP切削加工中存在分层、撕裂、翻边、毛刺等加工缺陷，以及加工精度低、加工难度大的特点，进行超声振动加工 CFRP的试验研究，通过系统的超声振动试验，提高
加工精度和效率。 1试验方法
超声加工工艺系统如图1所示，其中超声振动系统由超声波发生器、变频电源、超声头、滑环及电刷组成，超声振动频率>20kHz，刀头振幅5~20μm；工件材料为T300碳纤维复合材料。
碳纤维加工表面粗糙度和表面轮廊的分析采用
作者简介：张加波，1981年出生，硕土研究生，工程师，主要从事CAD/CAM技术、计算机集成制造技术研究。E-mail;siforce_81@163.com
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宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2014年第1期