碳纖維復(fù)合材料的切削機理

　　

　　碳纖維復(fù)合材料由碳纖維和樹脂組成，其中，碳纖維起到增強作用，而樹脂基體則可以將載荷均勻分布，并通過界面把載荷傳遞給碳纖維。與均質(zhì)連續(xù)的金屬不同，碳纖維復(fù)合材料的切削過程更為復(fù)雜，這篇文章小編就來講一下碳纖維復(fù)合材料不同方向角的切削機理。

（圖示：碳纖維加工件）
 

　　(1)當(dāng)θ=0°時，切屑是刀具在進給過程中不斷地使纖維層與樹脂層相互剝離而形成的，我們稱這類切削變形為層間分離型。隨著刀具的進給，被切削中的材料處于擠壓狀態(tài)，而樹脂層的拉伸強度要遠小于碳纖維層的壓縮強度，當(dāng)擠壓狀態(tài)大到一定程度時，切削部位最下層會發(fā)生剝離，切削層被掀起。刀具繼續(xù)進給，此時切削層承受彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力不斷增加并超過CFRP的強度極限時，纖維層折斷，形成切屑。
 

　　(2)當(dāng)0°<θ<90°時（以θ=45°和θ=90°為代表）。刀具在進給過程中的擠壓作用在材料內(nèi)部形成垂直于纖維的剪切應(yīng)力，隨著剪切應(yīng)力的增大并且超過CFRP的強度極限時，纖維被剪斷，然后的纖維在刀具的擠推下繼續(xù)前進并產(chǎn)生滑移，在滑移過程中纖維界面間將產(chǎn)生剪切應(yīng)力，當(dāng)剪切應(yīng)力不斷增大并超過樹脂層的剪切強度極限時，碳纖維層分離，產(chǎn)生切屑。此類切削變形稱為纖維切斷型。
 

　　(3)當(dāng)90°<θ<180°時（以135°為代表）。刀具在進給過程中擠壓纖維材料導(dǎo)致材料層間剝離，纖維材料在刀具前端處發(fā)生彎曲，當(dāng)彎曲應(yīng)力不斷增大并且超過CFRP的抗彎強度極限時，材料底部斷裂，斷裂點在應(yīng)力集中的最大彎曲應(yīng)力處，斷裂點一般處于刀刃的下方。刀具繼續(xù)進給并擠壓前端材料，當(dāng)擠壓產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力大于材料底部斷裂點處的抗彎強度極限時，材料被切斷，產(chǎn)生切屑，此類切削變形稱為彎曲剪切型。
 

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