面向航空CFRP结构修复的侧向低损伤切削方法

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碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)具有高比强度、高比刚度、性能可设计性、材料与结构同步制造等突出优点,其结构件在使用过程中由于受各种外部载荷和长时间服役环境的影响,不可避免的出现局部损伤,结构件受损会使结构的强度降低并影响整体性能。由于在CFRP材料修复整形过程中,普通切割策略极易导致结构二次损伤,因此,本作品提出了一种针对CFRP的侧向切割策略。新颖之处在于在刀具特定位置设置切削“拐点”,形成独立切削刃;然后利用刀具回转运动在该刃上提供垂直于主切削刃拐点处工作平面的速度,形成沿刀具侧向运动的切削刃。通过切削方向的调整,以达到变大纤维角度切削为小纤维角度切削。对侧向切割过程进行了分析,并进行了实验,以检验所提出的策略。设计了两种类型的切割工具,提供侧向和正交切割。获得加工表面粗糙度、次表面损伤、力和刀具磨损四个因素来评估切削质量。结果表明,在CFRP加工中,侧向切削比正交切削具有更多的优势。