碳纖維復(fù)合材料因其具有高比強(qiáng)度、高比模量、良好的抗疲勞性和抗腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、高端醫(yī)療等領(lǐng)域，為了滿足這些領(lǐng)域高精裝配要求，碳纖維復(fù)合材料制件需要進(jìn)行機(jī)械加工以獲得良好的加工表面質(zhì)量。由于碳纖維復(fù)合材料有著各向異性、層間強(qiáng)度低、硬度高、導(dǎo)熱性差等特點(diǎn)，在切削過程中會(huì)產(chǎn)生基體開裂、分層、纖維拔出等缺陷，屬于典型的難加工材料。
研究人員以單向碳纖維復(fù)合材料為研究對(duì)象，通過改變不同的纖維方向角度進(jìn)行銑削試驗(yàn)，從切削力、切口質(zhì)量和刀具磨損等方面對(duì)碳纖維復(fù)合材料的加工機(jī)理進(jìn)行分析，為碳纖維復(fù)合材料銑削加工表面質(zhì)量的改善和刀具的優(yōu)選提供基礎(chǔ)。

試驗(yàn)采用超聲輔助五軸加工中心，碳纖維復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)板采用壓條壓板的方式進(jìn)行裝卡，試驗(yàn)用刀具為硬質(zhì)合金多刃銑刀。試驗(yàn)采用中模高強(qiáng)碳纖維增韌環(huán)氧樹脂預(yù)浸料單向鋪貼制備而成的復(fù)合材料試樣，鋪層共32層，試件厚約6mm。選用4種纖維方向角θ（0°、45°、90°和135°）。



不同纖維方向角θ下碳纖維復(fù)合材料銑削時(shí)的最大切削力F由大到小分別對(duì)應(yīng)的纖維方向角為θ=0°、θ=45°、θ=1359和θ=90°。研究人員分析認(rèn)為，碳纖維垂直于纖維軸向的剪切強(qiáng)度小于其軸向的拉伸強(qiáng)度，所以當(dāng)?shù)毒咔邢骼w維時(shí)，垂直于纖維切削所需切削辦小于平行于纖維拉斷纖維所需切削力。當(dāng)纖維方向角θ依次為0°、45°、135°和90°時(shí)，刀具垂直于纖維軸向切削的幾率逐漸增大，平行于纖維軸向切削的幾率逐漸減小，綜合作用下，銑削力F逐漸減小。

切削比能是指去除單位體積( 1mm)材料所消耗的能量，是評(píng)價(jià)刀具切削性能的重要指標(biāo)之一。 研究不同纖維方向角θ切削比能由大到小的順序分別為： θ=0°、0=45°、 8=135°和0=90°。當(dāng)纖維方向角θ≥90°，其切削性能要優(yōu)于θ