29、碳纤维复合材料微钻削与铣削加工研究

碳纤维复合材料微钻削与铣削加工研究

在复合材料加工领域，碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强塑料（GFRP）的应用日益广泛。然而，在微钻削和铣削加工过程中，会面临诸如分层损伤和刀具磨损等问题。下面将详细探讨如何减少CFRP微钻削中的分层损伤，以及不同切削条件对GFRP铣削刀具磨损的影响。

减少CFRP微钻削中的分层损伤

• 改进夹紧方法 ：传统的固定方法在高速加工微孔时，不足以防止过度损伤。因此，需要一种改进的夹紧方法，能更有效地挤压CFRP试件。调整固定板，使其在垂直方向上提供更高的夹持力，将工件直接压在底部支撑板上。同时，用0.2mm厚的铝板代替0.07mm薄铝板，以更好地支撑顶面。
• Taguchi L16实验 ：为研究新的夹紧方法，采用Taguchi L16正交阵列进行实验。将主轴转速范围扩展到最大可用的40,000 rpm，进给速率范围选择在1000 - 9000 mm/min。每个试验加工50个微孔，并采集5张图像进行后续分析。

入口处情况

• 加工质量 ：使用0.2mm厚的粘性铝板和杠杆支撑，显著减少了入口处微孔的损伤。微孔具有足够的圆度，无热损伤、层间分离和毛边现象，基本能完全钻透。这是因为厚铝板可防止钻头跳动，提高初始孔定位精度，避免部件第一层缠绕在刀具上。
• 参数影响 ：主轴转速是最重要的因素，低于30,000 rpm可能导致加工出不合格的孔。建议使用低钻尖角度、低进给速率和高主轴转速，以获得最佳的入口