基于响应曲面法的CFRP超声振动辅助磨削工艺参数优化

针对CFRP加工表面高质量和高效率相矛盾的问题,利用响应曲面法建立三维表面粗糙度Sa和表面损伤层深度Dd的二阶回归模型,并采用遗传算法进行多目标优化,获得小的Sa、Dd和最大的材料去除率VMRR。结果表明:Sa和Dd的回归模型显著、可靠性好,其中进给速度vf对Sa和Dd的影响最显著,磨削深度ap、主轴转速n和超声振幅A的影响次之。响应曲面分析结果显示:n−A、vf−ap以及vf−A之间的交互作用对Sa影响显著;n−A、vf−A、vf−ap以及ap−A之间的交互作用对Dd影响显著。在Sa、Dd和VMRR权重占比分别为1/5、1/5和3/5的条件下,与中心点结果相比,优化后的Sa降低了11.01%,Dd降低了10.08%,VMRR提高了62.02%。且在优化工艺参数下的Sa和Dd的试验值与预测值的相对误差绝对值分别为8.25%和9.41%,表明预测模型准确性较高,可用于CRFP超声振动磨削的工艺参数优化和预测。

CFRP铣削加工三维形貌研究

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)是一种典型的难加工材料,其铣削加工存在表面质量差、表面形貌难以充分表征等问题,为解决该问题,开展了不同进给速度下的槽铣试验,研究了CFRP铣削表面形貌及其形成机理。结果表明,三维表面粗糙度较二维表面粗糙度能更加全面地反映CFRP铣削表面形貌,并选用了算术平均高度Sa、均方根高度Sq、偏斜度Ssk以及陡峭度Sku对CFRP表面形貌进行联合表征。随着进给速度的增大,三维表征参数中Sa、Sq逐渐增大,Ssk和Sku逐渐减小。为保证较好的加工表面质量,应选用顺铣的加工方式,且进给速度不大于1200mm/min。