[发明专利]降低复合材料层合板侧铣加工分层产生的方法

说明书

本发明公开了一种降低复合材料层合板侧铣加工分层产生的方法，用于解决现有碳纤维增强树脂基复合材料侧铣加工时对试件进行直接夹持加工易分层的技术问题。技术方案是首先选择与待加工复合材料层合板能完整贴合的酚醛树脂块；再将酚醛树脂块分别置于待加工复合材料层合板上下侧，形成夹心结构；将夹心结构置于机床工作台上；用压块将夹心结构进行定位并夹紧；直接对夹心结构进行加工。本发明通过酚醛树脂块上下夹持复合材料层合板，在保证夹紧复合材料层合板的同时能保护复合材料层合板表面无压痕；采用具有良好铣削加工性能的酚醛树脂极大限度减小了铣刀切入支撑物对切削过程产生的影响。该方法且适用范围广，夹持工艺简单，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及一种降低复合材料层合板侧铣加工分层产生的方法。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)具有高的比强度、比刚度，使其在航空、航天、航海和汽车产业等领域得到广泛应用。CFRP构件通常是近净成形，但为了保证其装配尺寸，在脱模后传统的机械加工如铣、车、钻等仍是主要和必须的过程。

作为CFRP加工中最常出现的缺陷之一，分层大大影响了复合材料制品的性能和使用寿命，同时也带来很多安全隐患。且分层现象的出现是毛刺、撕裂缺陷发展的基础。层间分层缺陷可能发生在材料厚度方向的任何一个纤维层间，在加工后的试件表面，不仅在靠近上下表面的位置会出现分层缺陷，在材料中部也易出现分层现象。

分层缺陷的产生主要是由于轴向切削力的作用所导致的，由于切削作用产生垂直应力，影响到CFRP的层间应力，当超过层间结合强度时，纤维层脱离基体束缚并发生形变。当刀具移开，碳纤维形变恢复时，由于树脂基体不再具有结合能力，故分层的形成是永久性的。

为了提高CFRP加工的表面质量，现有研究均聚焦于加工参数优化。文献“Liu W,HuY,et al.Study of surface quality and cutting parameter optimization in sidemilling CFRP with diamond coated carbide tool[C]//ASME 2016 InternationalMechanical Engineering Congress and Exposition.American Society of MechanicalEngineers,2016:V002T02A003-V002T02A003.”从切削参数角度出发，研究了提高表面质量的最优切削参数组合，但该研究是在传统侧铣加工直接夹持试件的方式下进行的参数优选，该加工方式易对复合材料试件表面的纤维造成破坏，也易诱发分层等损伤。

因此，为了进一步提高CFRP层合板及其构件侧铣加工后的表面质量，降低加工时分层缺陷的产生，有必要提出一种改进的CFRP层合板侧铣加工方法，以满足航空航天领域对高表面质量CFRP试件的需求，同时促进复合材料层合板及其试件铣削加工技术的发展。

发明内容

为了克服现有碳纤维增强树脂基复合材料侧铣加工时对试件进行直接夹持加工易分层的不足，本发明提供一种降低复合材料层合板侧铣加工分层产生的方法。该方法首先选择与待加工复合材料层合板能完整贴合的酚醛树脂块；再将酚醛树脂块分别置于待加工复合材料层合板上下侧，形成夹心结构；将夹心结构置于机床工作台上；用压块将夹心结构进行定位并夹紧；直接对夹心结构进行加工。本发明通过酚醛树脂块上下夹持复合材料层合板，在保证夹紧复合材料层合板的同时能保护复合材料层合板表面无压痕；采用具有良好铣削加工性能的酚醛树脂极大限度减小了铣刀切入支撑物对切削过程产生的影响。该方法且适用范围广，夹持工艺简单，显著提高了复合材料层合板侧铣加工的表面质量，降低了成本，提高了生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种降低复合材料层合板侧铣加工分层产生的方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、选择与待加工复合材料层合板3形状、厚度相同的第一酚醛树脂块2和第二酚醛树脂块4；