单向CFRP复合材料高速直角切削实验研究

来源：机械工程学报杂志2025年第7期北京时间：

作者：徐捷, 冯平法, 乐祺中, 尚凯锋, 王昱天, 冯峰

单位：1. 清华大学深圳国际研究生院 深圳 518055;2. 清华大学机械工程系 北京 100084

摘要：直角切削试验是理解材料去除机理、验证理论模型的重要手段。然而，关于单向碳纤维增强复合材料(UD-CFRPs)的直角切削试验主要集中在低速和低中速，而现有的直线加速平台试验成本高昂，难以开展全因素分析试验。因此，本研究在经典车床上搭建了可实现最高31.40 m/s的高速直角切削试验平台，并开展了不同钝圆半径、前后角以及切削速度的直角切削试验，重点分析了切削力、已加工表面和亚表面损伤行为在不同速度、每齿进给下的区别。结果表明：“速度效应”主要体现在切削力数值大小，对于不同前、后角以及钝圆半径的切削力、已加工表面趋势与现有结论趋势一致。另一方面，切削速度对亚表面损伤行为影响较为显著，纤维最大变形角度从8.2°逐渐减少到1.6°。本研究为高速直角切削机理研究、理论模型验证以及UD-CFRPs刀具结构优化提供了简易可靠的实验方法。

关键词：高速直角切削,碳纤维增强复合材料,切削力,亚表面损伤,已加工表面；

基金资助：国家自然科学基金(52275441)和深圳市科技计划(WDZC20231129101 903002)资助项目。