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加工難點(diǎn)

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)在加工過(guò)程中，基體和纖維存在較為復(fù)雜的內(nèi)部相互作用，使其物理特性與金屬有較大區(qū)別，CFRP密度遠(yuǎn)小于金屬，而強(qiáng)度大于絕大部分金屬。因?yàn)?CFRP 的不均勻性，在加工過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)纖維拉出或基質(zhì)纖維的脫離;CFRP 具有較高的耐熱性和耐磨性，使其在加工過(guò)程中對(duì)設(shè)備的要求較高，因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量切削熱對(duì)設(shè)備磨損較為嚴(yán)重。

同時(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，要求也越來(lái)越細(xì)膩，對(duì)材料適用性做出要求，對(duì)CFRP 的質(zhì)量要求也越來(lái)越苛刻，也致使加工成本上浮。 

纖維取向原理

纖維取向在 CFRP 工件和刀具接觸面的相互作用中會(huì)產(chǎn)生重大影響，切屑形成和纖維取向密切相關(guān)。CFRP 工件和刀具接觸面的斷裂是由刀尖所施加的壓力導(dǎo)致的。在多種纖維取向方面，共有3 種切削機(jī)理：

(1)纖維的斷裂沿著纖維和基體接觸面的方向，即纖維取向是0°。

(2)刀具剪切時(shí)方向垂直于纖維軸，纖維取向?yàn)?5°。

(3)纖維取向?yàn)?90°甚至負(fù)角度，纖維方向角度 30°、60°、90°是最關(guān)鍵的方向，它們會(huì)導(dǎo)致大的切削力和集中磨損及工件破壞，通過(guò)增加刀具后角值可以有效地減小進(jìn)給推力。

刀具磨損機(jī)理

 屬于難加工材料，主要原因是其對(duì)刀具的磨損非常迅速。加工進(jìn)程中對(duì)刀具的磨損機(jī)理為：工件在刀具上被加工時(shí)，二者表面接觸大，在加工過(guò)程中，長(zhǎng)期的磨損，震動(dòng)，使刀具上的硬質(zhì)顆粒偶有脫離，從而形成了所謂的刀具磨損。

磨損類型大致可分為刀具破壞和磨損，按照磨損的位置不同，磨損又可分為刀尖磨損、刀具側(cè)面磨損、刀具邊緣破壞和邊緣磨損。

影響刀具磨損的因素有很多，主要包含：加工工藝參數(shù)、刀具幾何形狀和材料等。在 CFRP 切削過(guò)程中，工藝參數(shù)(如切削速度、進(jìn)給速度、纖維取向等)會(huì)顯著地影響刀具磨損。一般而言，切削速度增加會(huì)加劇側(cè)面磨損。刀具幾何形狀和材料對(duì)加工表面、切屑形成、切削力和刀具磨損有著顯著的影響。 

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