基本介紹
- 中文名：碳纖維合成材料
- 外文名：CFRP
- 套用領域：機械加工
- 特點：高強度、高模量
加工難點,纖維取向原理,刀具磨損機理,
加工難點
碳纖維增強複合材料(CFRP)在加工過程中，基體和纖維存在較為複雜的內部相互作用，使其物理特性與金屬有較大區別，CFRP密度遠小於金屬，而強度大於絕大部分金屬。因為 CFRP 的不均勻性，在加工過程中往往會出現纖維拉出或基質纖維的脫離;CFRP 具有較高的耐熱性和耐磨性，使其在加工過程中對設備的要求較高，因為生產過程中產生大量切削熱對設備磨損較為嚴重。
同時，其套用領域的不斷擴展，要求也越來越細膩，對材料適用性做出要求，對CFRP 的質量要求也越來越苛刻，也致使加工成本上浮。
纖維取向原理
纖維取向在 CFRP 工件和刀具接觸面的相互作用中會產生重大影響，切屑形成和纖維取向密切相關。CFRP 工件和刀具接觸面的斷裂是由刀尖所施加的壓力導致的。在多種纖維取向方面，共有3 種切削機理：
(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)刀具剪下時方向垂直於纖維軸，纖維取向為75°。
(3)纖維取向為 90°甚至負角度，纖維方向角度 30°、60°、90°是最關鍵的方向，它們會導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可以有效地減小進給推力。
刀具磨損機理
CFRP 屬於難加工材料，主要原因是其對刀具的磨損非常迅速。加工進程中對刀具的磨損機理為：工件在刀具上被加工時，二者表面接觸大，在加工過程中，長期的磨損，震動，使刀具上的硬質顆粒偶有脫離，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、刀具幾何形狀和材料等。在 CFRP 切削過程中，工藝參數(如切削速度、進給速度、纖維取向等)會顯著地影響刀具磨損。一般而言，切削速度增加會加劇側面磨損。刀具幾何形狀和材料對加工表面、切屑形成、切削力和刀具磨損有著顯著的影響。
