芳纶纤维增强复合材料铣削断裂机制的实验研究与仿真分析

摘要整理

采用有限元分析软件建立了芳纶纤维增强复合材料（AFRP）的有限元模型，进行了铣削仿真分析，获得了切削速度和刀具直径对切削力的影响规律。基于铣刀运动规律，建立了纤维切削力学模型，分析了剪切力和横向压力对纤维截面质量的影响。对AFRP试样进行了铣削实验，研究了切削速度为18.850~31.415 m/min、刀具直径为1~5 mm条件下的铣削外观和切削力变化规律。结果表明：直径5 mm的铣刀相比直径1 mm的铣刀具有更整齐的纤维截面和更少的毛刺，但刀具锋利度不足易引起严重的入口毛刺。受进给运动影响，铣刀进给方向（X方向）的切削力比Y方向高42.456%，容易导致刀具断裂。提高切削速度可在一定程度上降低切削力并改善切削质量。因此，选用大直径、大前角或大后角的铣刀进行高速切削，能有效改善AFRP铣削入口和截面质量。

相关论文