隨著各行業(yè)對(duì)材料輕量化和卓越性能的追求，碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣泛，當(dāng)然碳纖維復(fù)合材料的加工有很多種方法技術(shù)，今天小編跟各位聊一聊碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)加工技術(shù)。

超聲振動(dòng)加工機(jī)理是建立在傳統(tǒng)加工過程中刀具和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上的，然后在對(duì)兩者施加一定的超聲振動(dòng)，從而生產(chǎn)出性能更優(yōu)越的復(fù)合型材料。該技術(shù)屬于對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化和輔助，較傳統(tǒng)加工方式技術(shù)更加先進(jìn)，成品工件表面質(zhì)量更加細(xì)膩，同時(shí)也降低裂紋產(chǎn)生的現(xiàn)象節(jié)省了加工成本。有效減低了CFRP增強(qiáng)復(fù)合材料的加工難度，超聲波的應(yīng)用徹底改善了材料去除機(jī)理，降低工具和工件相互的摩擦力，減少了工具加工時(shí)間增強(qiáng)了刀具作用力，提高了加工效率減少了刀具磨損，使工件加工的精度和質(zhì)量更先進(jìn)。主要有超聲振動(dòng)鉆孔加工、超聲振動(dòng)磨削加工、超聲振動(dòng)銑削加工，超聲振動(dòng)切削加工。

(1)碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)鉆孔加工

超聲振動(dòng)鉆孔加工是一種非傳統(tǒng)的加工方法，在高效鉆削加工復(fù)合材料方面具有很大發(fā)展?jié)撃?，其主要?yōu)點(diǎn)包括減小切削力和力矩；提高加工表面質(zhì)量，減少毛刺；避免分層現(xiàn)象發(fā)生等。

有學(xué)者研究以金剛石磨粒旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)鉆孔加工 CFRP，旋轉(zhuǎn)超聲鉆孔加工對(duì) CFRP的機(jī)理分析表明：CFRP 的材料去除機(jī)理更適用于脆性斷裂而不是塑性變形，建立切削力模型用于預(yù)測(cè)加工參數(shù)和加工環(huán)境對(duì)切削力影響的關(guān)系，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。

(2)碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)磨削加工

超聲振動(dòng)磨削加工結(jié)合了金剛石磨削加工材料去除機(jī)理和具有超聲加工特點(diǎn)的復(fù)合式磨削加工技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)主要有：可產(chǎn)生切削力減小和切屑減薄的效果；改善工件表面精度和形狀精度；提高材料去除率，延長(zhǎng)工具的壽命；提高脆性與延性域發(fā)生轉(zhuǎn)變的臨界切削深度，實(shí)現(xiàn)脆性材料的延性域加工。

本文主要介紹了碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)加工技術(shù)，超聲振動(dòng)加工技術(shù)是碳纖維復(fù)合材料很重要的加工方式，當(dāng)然碳纖維復(fù)合材料的加工技術(shù)還有很多種，這些加工方式可以結(jié)合起來使用，以求達(dá)到更好的效果。

碳纖維復(fù)合材料加工有很多種方法，當(dāng)然這些方法都是需要綜合使用的。那么具體來說碳纖維復(fù)合材料的加工方法有哪些呢？本文小編就跟大家說說這個(gè)大家都關(guān)心的問題。

碳纖維復(fù)合材料的車削加工

車削是在加工中應(yīng)用最多的方法也是最基礎(chǔ)的方法，通常適用于圓柱表面預(yù)定公差的實(shí)現(xiàn)。適合車削可以應(yīng)用的刀具主要材料為硬質(zhì)合金或陶瓷以及聚晶金剛石。加工工藝中進(jìn)刀速率，所切深度和切削的速度都會(huì)影響工件成品表面質(zhì)量和道具損壞程度，這也是進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化的目標(biāo)方向。

碳纖維復(fù)合材料的銑削加工

銑削通常是對(duì)成品工件再加工的一種加工方式，要求的加工精度較高對(duì)復(fù)雜工件粗加工后的修繕性的銑削過程。在加工過程中同樣端銑刀和CFRP 之間要進(jìn)行復(fù)雜的相互作用，造成 CFRP 工件存在沒切斷的纖維紗線以及分層現(xiàn)象。為減少和避免類似缺陷產(chǎn)生只要在加工前期，科學(xué)預(yù)測(cè)切削力和軸分層和未切斷的纖維紗線毛邊的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生的大小，控制加工工藝參數(shù)設(shè)置將有效減少了毛刺毛邊的產(chǎn)生。

主要的工藝參數(shù)如纖維取向、軸向和切向進(jìn)給速度、切削速度等，都會(huì)對(duì)工件表面粗糙度產(chǎn)生顯著影響。銑削加工的技術(shù)要求反復(fù)實(shí)驗(yàn)纖維取向，軸向和切向進(jìn)給速度，形成最佳參數(shù)后再進(jìn)行銑削加工。

碳纖維復(fù)合材料的鉆孔加工

工件要求螺栓或鉚接裝配時(shí)需鉆孔操作在CFRP 鉆孔過程中仍然存在一定問題。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析設(shè)置的切削參數(shù)、鉆頭的幾何形態(tài)以及切削的質(zhì)量對(duì)上訴產(chǎn)生的問題均產(chǎn)生明顯影響。通常把損傷區(qū)最大直徑和孔徑比率稱為損傷因子，也是表示分層現(xiàn)象的程度，分層因子越大表示分層問題越為嚴(yán)重。

通過實(shí)驗(yàn)可以推理切削過程中推力和分層現(xiàn)象產(chǎn)生也有相互關(guān)系，推削力的大小也可表示分層程度?；谙嗤你@孔材料不同于其他加工方式，鉆孔加工中切削速率不會(huì)給切削力產(chǎn)生很大影響。

在同一切削參數(shù)下與麻花鉆頭相比，參數(shù)對(duì)復(fù)合型特殊鉆頭分層影響較低。對(duì)于特殊幾何特征的鉆頭，較大的進(jìn)給速度和鉆頭直徑可以減少分層，并且不同直徑比鉆孔切削力會(huì)隨著直徑比的減小而增大隨著進(jìn)給速度的增大而增大。

關(guān)于碳纖維復(fù)合材料的加工方法，本文重點(diǎn)介紹了幾個(gè)方面的內(nèi)容，當(dāng)然碳纖維復(fù)合材料的加工方法還有很多，大家可以具體去查閱下相關(guān)資料。

碳纖維復(fù)合材料的加工是很科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模晕覀兿胍闱宄祭w維復(fù)合材料加工首先得搞清楚其中的原理，那么具體來說碳纖維復(fù)合材料的加工原理是怎樣的呢？

纖維取向

纖維取向在 CFRP 工件和刀具接觸面的相互作用中會(huì)產(chǎn)生重大影響，切屑形成和纖維取向密切相關(guān)。CFRP 工件和刀具接觸面的斷裂是由刀尖所施加的壓力導(dǎo)致的。在多種纖維取向方面共有3 種切削機(jī)理：

碳纖維復(fù)合材料加工原理及方法

(1)纖維的斷裂沿著纖維和基體接觸面的方向即纖維取向是0°。

(2)刀具剪切時(shí)方向垂直于纖維軸纖維取向?yàn)?5°。

(3)纖維取向?yàn)?90°甚至負(fù)角度，纖維方向角度 30°和60°以及90°是最關(guān)鍵的方向，它們會(huì)導(dǎo)致大的切削力和集中磨損及工件破壞，通過增加刀具后角值有效地減小進(jìn)給推力。

切削熱

CFRP 的切削過程是碳纖維斷裂和基體材料去除的復(fù)雜過程，工件和切削刀具之間摩擦升溫甚至引起刀具高溫軟化或分解。CFRP 導(dǎo)熱性較差所以在切削過程禁止使用冷卻液，致使產(chǎn)生的切削熱不能快速散出從而將熱量傳到切削刀具上，加劇了切削設(shè)備的磨損使其使用壽命大打折扣，同時(shí)使工件的表面熱量更加劇，影響復(fù)合材料表面成型降低了復(fù)合材料使用中的性能。

復(fù)合材料切削熱的研究主要集中在切削溫度的測(cè)量方法上，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者采用紅外測(cè)溫儀、熱像儀或者埋入熱電偶等方式對(duì)碳纖維復(fù)合材料的切削溫度進(jìn)行測(cè)量研究。

刀具磨損機(jī)理

CFRP 屬于難加工材料主要是其對(duì)刀具的磨損非常迅速。工件在刀具上被加工時(shí)二者表面接觸大，在加工過程中長(zhǎng)期的磨損和震動(dòng)，使刀具上的硬質(zhì)顆粒偶有脫離從而形成了所謂的刀具磨損。

磨損類型大致可分為刀具破壞和磨損，按照磨損的位置不同磨損又可分為刀尖磨損、刀具側(cè)面磨損、刀具邊緣破壞和邊緣磨損。

影響刀具磨損的因素有很多，主要包含加工工藝參數(shù)、刀具幾何形狀和材料等。在 CFRP 切削過程中工藝參數(shù)(如切削速度、進(jìn)給速度、纖維取向等)會(huì)顯著地影響刀具磨損。一般而言切削速度增加會(huì)加劇側(cè)面磨損。刀具幾何形狀和材料對(duì)加工表面和切屑形成等有顯著影響。

關(guān)于碳纖維復(fù)合材料的加工原理就介紹到這里，通過本文的介紹相信大家都有所了解了。當(dāng)然只是了解加工原理還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還有更多的具體操作問題大家都需要注意。