基于三维粗糙度的多向CFRP铣削加工刀具切入角度的优化方法研究

碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced plastic,CFRP）因其优良的力学性能，被广泛应用于航空航天领域。CFRP的应用在保证飞机刚度强度的前提下，有效地提高了飞行性能，减轻了飞机重量，从而达到了节能减排的目的，提高了航空工业的经济效益。CFRP属于典型的难加工材料，为了保证结构件在多个方向具有一定的承载能力，航空发动机工业中一般采用CFRP多向铺层，这就使得材料的各向异性及不均匀性更为复杂。本文对CFRP单向层合板和两种CFRP多向层合板的铣削加工断裂机制进行了分析，发现CFRP铣削加工时，不同的纤维方向角对断裂机制有较大的影响从而导致了不同的表面质量。其中，弯曲断裂会导致表面质量急剧下降，应尽量避免，并且不同角度下的弯曲断裂的表面质量也具有一定差异。基于此，提出了多向CFRP铣削加工时的刀具切入角度优化方法，并通过试验验证了该方法的合理性，该方法可以有效提高某型号发动机的第一级复合材料风扇叶片的加工质量。