芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削表面缺陷区域面积、切屑形态与切削力试验研究

作     者：王林 李茹 石文天 李娜 肖立强 步坤亭 WANG Lin;LI Ru;SHI Wentian;LI Na;XIAO Liqiang;BU Kunting

作者机构：齐鲁理工学院智能制造与控制工程学院济南250200 齐鲁理工学院山东省工业大数据与智能制造重点实验济南250200 北京工商大学计算机与人工智能学院北京100048 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2025年第54卷第10期

页      面：185-198页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52475422 51975006 51505006) 

主　　题：芳纶纤维增强复合材料 螺旋铣削 表面缺陷区域面积 切屑形态 刀具磨损 切削力 

摘      要：目的探究芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削机理,提高螺旋铣削表面质量。方法设计并进行试验,利用响应曲面法、方差分析、t检验等方法对铣削表面形貌、缺陷区域面积、切屑形态、刀具磨损以及切削力等进行了分析,重点对螺旋铣削机理进行了探究,并给出了分析解释,尤其论述了节状切屑的演化过程。结果表面缺陷区域面积受进给速度的影响显著,随进给速度的增大逐渐减小;同时发现,在一定切削参数范围内,摩擦加剧,温升明显,树脂基体有融化趋势,被拉伸延展成长条带状,形成一种特殊的节状切屑,试验中观察到前刀面上由于切屑、工件硬质点的不断刮擦和冲击形成明显的亮白色区域;对于切削力,其随着进给速度的增大先增大后减小,趋势明显,并不是简单的线性关系,通过建立的切削力数学模型得到切削力F_(x)、F_(y)、F_(z)的平均误差率分别为3.53%、13.62%、14.75%,预测结果较为准确。结论刀具磨损形式主要分为黏结脱落与早期刀尖崩刃2种形式,节状切屑的出现加剧了刀具的磨损。增大进给速度可使刀-工件、刀-屑实际接触面积增大,对螺旋铣削表面挤压作用增强,有效抑制了表面毛刺,同时增大进给速度使刀刃锋利度增强,剪切作用越来越显著,节状切屑锯齿化明显加剧,当进一步增大进给速度时会使刀-工件接触面积远大于刀-屑接触面积,切屑对刀具的冲击作用减弱,切削力降低。