近日，我院机械设计与车辆工程系青年教师王小楠在碳纤维增强复合材料（CFRP）铣削表面损伤抑制方面取得阶段性进展，相关研究成果《基于理论方法抑制CFRP铣削表面损伤的多齿铣刀几何结构改进》（Improvement of geometry of multi-tooth milling cutter for surface damage suppression in milling of CFRP with theoretical method）发表在《Journal of Manufacturing Processes》。《Journal of Manufacturing Processes》是制造工程领域的国际知名期刊，目前影响因子为6.8（SCI一区）。论文第一作者为我院王小楠老师，开云电竞投注（华东）为第一署名单位，该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。
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碳纤维增强复合材料（CFRP）广泛应用于航空航天等领域高端装备，为了满足严格的尺寸精度和质量要求，近净成形的CFRP构件仍然需要后处理加工。然而，纤维和树脂表现出截然不同的可加工性，并且难以同时去除。切削过程中表面材料在较弱的平面外支撑下容易变形且难以有效切断，从而容易引发毛刺和分层等表面损伤。目前对刀具在各种几何形状下切削性能的研究主要通过实验方法进行，很少有研究揭示铣削过程中表面纤维的去除机制。
为解决以上问题，论文建立了考虑刀具多向切削作用的理论模型，计算了CFRP铣削时多种切削条件下表面纤维的变形和断裂过程。研究发现，使用大切削深度和指向工件内部的轴向力可以有效去除纤维。随后，定量比较了铣削过程中右旋和左旋切削刃的切削深度，确定分段式切削刃的左旋刃（SLHCE）对表面损伤的影响更为重要。在此基础上，通过优化圆周方向上相邻SLHCE之间重叠部分的大小，提出了一种新型的分段切削刃布置方式，这增加了SLHCE的切割深度，从而有助于抑制毛刺。最后，通过实验验证了所提出的铣刀结构在损伤抑制方面的有效性。该研究可为CFRP的低损伤铣削提供理论依据和技术指导。
多齿铣刀理论建模与加工形貌
