碳纖維增強復(fù)合材料超聲振動輔助切削仿真研究.pdf

1、碳纖維增強復(fù)合材料具有出色的力學性能，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，超聲振動輔助切削技術(shù)就是其中的一種。超聲振動輔助切削由其振動軌跡的不同分為單向超聲振動輔助切削和超聲橢圓振動輔助切削，其中單向超聲振動輔助切削是在傳統(tǒng)切削加工的基礎(chǔ)上給刀具施加一個單一方向上的高頻振動，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；而超聲橢圓振動輔助切削則是在單向超聲振動輔助切削的基礎(chǔ)上再在另一個方向上同樣施加一個高頻振動，從而使刀具沿橢圓軌跡振動，這時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復(fù)合材料的單向超聲振動輔助切削模型和超聲橢圓振動輔助切削模型，并對仿真結(jié)果進行分析，得到以下主要結(jié)論：
　　（1）建立了碳

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