[发明专利]一种提高碳纤维复合材料多角度磨削实验精度的方法

说明书

一种提高碳纤维复合材料多角度磨削实验精度的方法。其包括将碳纤维复合材料加工成截面呈正多边形的板状试样，利用定位孔将板状试样固定在数控机床的测力装置上；在数控机床上设定好砂轮的加工路径和加工参数，利用砂轮沿板状试样的外轮廓线依次完成所有加工路径的磨削，磨削过程中利用测力装置记录下完整的磨削力信号；通过对各个加工路径磨削力信号的综合分析计算出各种磨削角度变化下的磨削力，对比检测不同加工表面的加工质量等步骤。本发明可根据实验细分要求，灵活调整正多边形的数量，砂轮通过沿正多边形边缘的磨削实验，一次走刀可以完整得出沿各个方向加工的磨削力和表面质量特征，从而快速、准确完成实验，节省实验次数，提高实验精度。

技术领域

本发明属于航空精密制造与加工技术领域，特别是涉及一种提高碳纤维复合材料多角度磨削实验精度的方法。

背景技术

随着航空航天技术的发展，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为航空业的一个重要课题。在航空材料加工制造中，针对纤维增强/增韧的各向异性复合材料，纤维编织结构较复杂而且加工成本太高，从而严重制约了航空航天制造技术的发展。磨削加工实验是研究难加工材料的机械加工性能的重要测试手段。研究过程中一般需要对材料表面进行机械加工实验，通过多种磨削角度的变化，研究各向异性材料加工过程中的切削力和表面质量的影响机制。

传统的实验方法一般需要准备多种数量和角度的实验样块，样品制备复杂，实验过程繁杂。此外传统实验过程中需要反复对试样定位、装夹、对刀、试切，以完成各个角度的测试实验。显然这种实验方法的干扰因素较多，实验中的人为误差较大，而且后续数据分析中，实验数据波动较大，实验分析较困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种提高碳纤维复合材料多角度磨削实验精度的方法。

为了达到上述目的，本发明提供的提高碳纤维复合材料多角度磨削实验精度的方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)将碳纤维复合材料预先加工成截面呈正多边形的板状试样，同时在中部加工定位孔，并利用定位孔将板状试样固定在数控机床的测力装置上；

2)在数控机床上设定好砂轮的加工路径和加工参数，然后利用砂轮沿板状试样的外轮廓线依次完成所有加工路径的磨削，磨削过程中利用测力装置记录下完整的磨削力信号；

3)通过对各个加工路径磨削力信号的综合分析计算出各种磨削角度变化下的磨削力，取下板状试样，对比检测不同加工表面的加工质量，最终完成碳纤维复合材料多角度磨削测试实验。

在步骤1)中，所述的正多边形的边数通过公式计算，其中θ为磨削实验的细分角度。

在步骤2)中，所述的板状试样的每一个侧面为一条加工路径；砂轮在相邻两条加工路径的交界处暂停进给3-5秒，以保证磨削力信号有清晰的分界。

在步骤2)中，所述的砂轮为杯形金刚石砂轮，砂轮目数为170/200目，磨削深度在20μm以下，进给速度不大于7m/min，磨削速度为15-50m/s。

在步骤2)中，所述的砂轮的磨削工艺为顺磨和逆磨；磨削角度包括但不限于0°，30°，45°，60°，90°，120°，135°，180°。