NOMEX蜂窩復(fù)合材料直刃刀超聲復(fù)合切割機理研究.pdf

1、由于NOMEX蜂窩復(fù)合材料具有高比強度、高比剛度、耐腐蝕、絕緣性能好等一系列優(yōu)良特性，目前在航天航空領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。NOMEX蜂窩復(fù)合材料是一種典型的難加工纖維材料，傳統(tǒng)的高速銑削加工時,材料表面容易出現(xiàn)基體開裂、毛刺、外形缺陷等現(xiàn)象，這些加工缺陷降低了結(jié)構(gòu)件的使用性能，難以滿足航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用需求。針對這些問題，近年來國內(nèi)開始引進(jìn)超聲復(fù)合切割技術(shù)，但是由于該技術(shù)在國內(nèi)起步較晚，目前對超聲復(fù)合切割加工技術(shù)的研究還處于初級階段，對蜂

2、窩復(fù)合材料的加工研究僅限于銑削加工原理及加工工藝方面，對蜂窩復(fù)合材料的超聲復(fù)合切割加工尚未進(jìn)行系統(tǒng)化的從加工機理到加工工藝研究，以至于尚未能夠?qū)崿F(xiàn)蜂窩復(fù)合材料的高效、優(yōu)質(zhì)加工，這在一定程度上限制了其在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。針對此本文以直刃刀超聲復(fù)合切割NOMEX蜂窩復(fù)合材料為研究對象，開展超聲復(fù)合切割機理及加工工藝參數(shù)優(yōu)化研究，主要研究內(nèi)容與成果如下：
　?。?）針對目前未形成完善的NOMEX蜂窩復(fù)合材料超聲復(fù)合切割加工機理體系，本文基

3、于直刃刀超聲蜂窩復(fù)合材料運動學(xué)特性分析，應(yīng)用動態(tài)斷裂力學(xué)理論研究蜂窩復(fù)合材料超聲復(fù)合切割微觀斷裂機理，研究表明加入超聲振動后，振動沖擊作用引起材料內(nèi)部裂紋快速擴展，材料出現(xiàn)超前微觀斷裂，從而減小了切割力。并在此基礎(chǔ)上，建立了切割力與工藝參數(shù)及刀具參數(shù)的關(guān)系理論模型，為工藝參數(shù)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。
　?。?）針對當(dāng)前NOMEX蜂窩復(fù)合材料超聲切割加工中工藝參數(shù)具有盲目性以及加工質(zhì)量、加工效率不理想問題，本文進(jìn)行直刃刀有超聲和無超聲兩種

4、條件下切割NOMEX蜂窩復(fù)合材料的切割力試驗研究。研究表明與普通切割加工相比，超聲復(fù)合切割加工可以有效地降低切割力，獲得較好的表面加工質(zhì)量，具有突出加工優(yōu)勢；研究總結(jié)各切割參數(shù)及切割參數(shù)兩兩交互作用對切割力的影響，研究表明合理選擇刀具擺角、刀具前傾角、切割深度工藝參數(shù)對減小切割力改善加工質(zhì)量具有重要意義，并為工藝參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)；研究結(jié)果很好地驗證了建立的切割力理論模型正確性；
　?。?）針對超聲切割加工中切割參數(shù)如何合理選擇