碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助切削仿真研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有出色的力學(xué)性能，在航空航天、軍事工業(yè)、汽車制造等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。然而由于碳纖維復(fù)合材料的各向異性，給其后續(xù)加工帶來了極大的困難。為了提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加工精度和加工效率，各種新的加工技術(shù)被不斷提出，超聲振動(dòng)輔助切削技術(shù)就是其中的一種。超聲振動(dòng)輔助切削由其振動(dòng)軌跡的不同分為單向超聲振動(dòng)輔助切削和超聲橢圓振動(dòng)輔助切削，其中單向超聲振動(dòng)輔助切削是在傳統(tǒng)切削加工的基礎(chǔ)上給刀具施加一個(gè)單一方向上的高頻振動(dòng)，從而使刀

2、具前刀面與工件未切削部分產(chǎn)生周期性的分離；而超聲橢圓振動(dòng)輔助切削則是在單向超聲振動(dòng)輔助切削的基礎(chǔ)上再在另一個(gè)方向上同樣施加一個(gè)高頻振動(dòng)，從而使刀具沿橢圓軌跡振動(dòng)，這時(shí)刀具在切削過程中前后刀面均可以與工件產(chǎn)生周期性的分離效果，進(jìn)一步改善切削效果。
　　本文利用Abaqus有限元分析軟件，分別建立了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的單向超聲振動(dòng)輔助切削模型和超聲橢圓振動(dòng)輔助切削模型，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，得到以下主要結(jié)論：
　　（1）建立了碳

3、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的超聲橢圓振動(dòng)輔助切削模型，并將該模型分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)兩者的誤差為15％，證明了模型的準(zhǔn)確性和可靠性。
　　（2）建立了不同振幅和頻率下的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的單向超聲振動(dòng)輔助切削模型，發(fā)現(xiàn)提高振動(dòng)頻率和振幅有利于減小材料的基體損傷，同時(shí)有效降低了切削力。
　?。?）研究了振動(dòng)參數(shù)對(duì)超聲橢圓振動(dòng)輔助切削過程的影響，發(fā)現(xiàn)刀具振動(dòng)頻率和兩個(gè)方向上的振幅的增加，均能有效地減小切削力，改善碳纖維