多齿铣刀侧铣加工多层CFRP铣削力的建模与仿真

来源期刊：复合材料学报2014年第5期

论文作者：韩胜超 陈燕 徐九华 傅玉灿 周井文

文章页码：1375 - 1381

关键词：CFRP;多齿铣刀;瞬时刚性力模型;铣削力仿真;纤维方向;

摘    要：由于碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）的层间结合强度较低,进行切削加工时在切削力的作用下容易出现分层和毛刺等质量缺陷。因此,通过对切削力的预测与控制可以有效提高加工质量。采用瞬时刚性力模型对多齿铣刀侧铣多层CFRP材料的加工过程进行铣削力建模与仿真,分析了多齿铣刀特有的几何结构对切削力的影响。试验中保持切削速度恒定,以不同进给速度分别对45°、0°、-45°和90°这4种典型纤维方向的单向CFRP进行侧铣加工,通过测得的切削力数据计算各自的铣削力系数。根据力学矢量叠加原理得到了多向CFRP铣削力系数的简化计算表达式,最后将计算结果代入铣削力模型得到了各时刻的铣削力仿真值。在同样的试验条件下对该多向CFRP进行侧铣加工验证试验,试验结果表明:该模型能较好地预测铣削力,最大相对误差小于9%,平均相对误差小于5%,可为铣削参数优化和刀具结构优化提供理论基础。