基于仿生切削刀具的双向铣削孔加工工艺：用于降低芳纶纤维增强复合材料分层损伤

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芳纶纤维增强复合材料（AFRP）具有各向异性和超高韧性特征，在孔加工过程中易产生长毛刺和材料分层等加工缺陷。为有效抑制AFRP的分层损伤，基于甲虫口器齿形形态学原理设计了新型仿生刀具结构，并进行了不同刀具类型的对比试验。在此基础上，根据AFRP孔口分层损伤机制提出了双向铣削孔加工方法，探索了不同铣削深度下材料损伤的演变规律。试验结果表明：新型仿生刀具改变了传统刀具切削加工中的材料去除行为，能够在降低切削力的同时抑制分层损伤。在进给速度30~80 mm/min范围内，切削力仅为铣刀的26.953%、钻头的21.677%。在双向铣削条件下，AFRP孔口加工质量显著提升，分层损伤程度相比常规铣削降低13.243%，达到预期切削效果。研究发现双向铣削过程中孔壁材料提供了支撑作用，能显著提高材料分层时的临界轴向力，约为常规铣削过程的3.797倍。本研究成果旨在实现复合材料高质量切削的确定性加工目标。

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