[發明專利]一種提高碳纖維復合材料多角度磨削實驗精度的方法

在審

• 申請號: 202011068449.3
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112198114A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 張立峰;高軒;姚瀚林;王盛;吳軍;周蕊
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01N19/06
• 分類號: G01N19/06
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

一種提高碳纖維復合材料多角度磨削實驗精度的方法。其包括將碳纖維復合材料加工成截面呈正多邊形的板狀試樣，利用定位孔將板狀試樣固定在數控機床的測力裝置上；在數控機床上設定好砂輪的加工路徑和加工參數，利用砂輪沿板狀試樣的外輪廓線依次完成所有加工路徑的磨削，磨削過程中利用測力裝置記錄下完整的磨削力信號；通過對各個加工路徑磨削力信號的綜合分析計算出各種磨削角度變化下的磨削力，對比檢測不同加工表面的加工質量等步驟。本發明可根據實驗細分要求，靈活調整正多邊形的數量，砂輪通過沿正多邊形邊緣的磨削實驗，一次走刀可以完整得出沿各個方向加工的磨削力和表面質量特征，從而快速、準確完成實驗，節省實驗次數，提高實驗精度。

技術領域

本發明屬于航空精密制造與加工技術領域，特別是涉及一種提高碳纖維復合材料多角度磨削實驗精度的方法。

背景技術

隨著航空航天技術的發展，如何降低航空器零部件加工成本，提高航空材料的加工效率成為航空業的一個重要課題。在航空材料加工制造中，針對纖維增強/增韌的各向異性復合材料，纖維編織結構較復雜而且加工成本太高，從而嚴重制約了航空航天制造技術的發展。磨削加工實驗是研究難加工材料的機械加工性能的重要測試手段。研究過程中一般需要對材料表面進行機械加工實驗，通過多種磨削角度的變化，研究各向異性材料加工過程中的切削力和表面質量的影響機制。

傳統的實驗方法一般需要準備多種數量和角度的實驗樣塊，樣品制備復雜，實驗過程繁雜。此外傳統實驗過程中需要反復對試樣定位、裝夾、對刀、試切，以完成各個角度的測試實驗。顯然這種實驗方法的干擾因素較多，實驗中的人為誤差較大，而且后續數據分析中，實驗數據波動較大，實驗分析較困難。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種提高碳纖維復合材料多角度磨削實驗精度的方法。

為了達到上述目的，本發明提供的提高碳纖維復合材料多角度磨削實驗精度的方法包括按順序進行的下列步驟：

1)將碳纖維復合材料預先加工成截面呈正多邊形的板狀試樣，同時在中部加工定位孔，并利用定位孔將板狀試樣固定在數控機床的測力裝置上；

2)在數控機床上設定好砂輪的加工路徑和加工參數，然后利用砂輪沿板狀試樣的外輪廓線依次完成所有加工路徑的磨削，磨削過程中利用測力裝置記錄下完整的磨削力信號；

3)通過對各個加工路徑磨削力信號的綜合分析計算出各種磨削角度變化下的磨削力，取下板狀試樣，對比檢測不同加工表面的加工質量，最終完成碳纖維復合材料多角度磨削測試實驗。

在步驟1)中，所述的正多邊形的邊數通過公式計算，其中θ為磨削實驗的細分角度。

在步驟2)中，所述的板狀試樣的每一個側面為一條加工路徑；砂輪在相鄰兩條加工路徑的交界處暫停進給3-5秒，以保證磨削力信號有清晰的分界。

在步驟2)中，所述的砂輪為杯形金剛石砂輪，砂輪目數為170/200目，磨削深度在20μm以下，進給速度不大于7m/min，磨削速度為15-50m/s。

在步驟2)中，所述的砂輪的磨削工藝為順磨和逆磨；磨削角度包括但不限于0°，30°，45°，60°，90°，120°，135°，180°。