Szénszállal erősített polimer (CFRP) kompozitok többtengelyes élmarási technológiájának vizsgálata forgácsolásindukált sorja és felületi érdesség szempontjából

Investigation of multi-axis edge trimming technology of carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) composites in terms of machining-induced burr and surface roughness

Abstract

Carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites are increasingly used in industrial environments primarily due to their high specific strength. The pre-production of CFRP composites usually does not reach the desired size- and shape tolerance, so machining is often necessary. However, several difficulties arise during the cutting of CFRPs, including the increased formation of cutting-induced burrs. In this study, we examined the previously developed multi-axis edge trimming technology, by varying the angle of tool tilting and the extent of the remaining chamfer. The cutting experiments were performed on a VHTC 5-axis machining center using a THOMAS 23N1106 single-edged, uncoated carbide milling tool with a helix angle of 0°. After the machining experiments, we took pictures of the finished edges with an OLYMPUS SZX16 stereomicroscope. After the microscopic examination, we measured the surface roughness of the workpieces with a Mitutoyo Surftest SJ-401 surface roughness tester and a KEYENCE VR 3-dimensional microscope. Based on the analysis of variance, it can be concluded that the effect of the tool tilting angle is significant, which should be chosen as large as possible for the avoiding burr, and as small as possible if the surface roughness is considered to be the optimisation parameter.

Kivonat

A szénszállal erősített polimer (CFRP) kompozitokat egyre szélesebb körben alkalmazzák ipari környezetben elsősorban a nagy fajlagos szilárdságuk miatt. A CFRP kompozitok előgyártása legtöbbször nem éri el a kívánt méret- és alaktűrést, ezért forgácsoló megmunkálásra van szükség. A szénszállal erősített polimer kompozitok forgácsolása során azonban több nehézség is felmerül, többek között a forgácsolásindukált sorja fokozott képződése. A kutatásunk során egy korábban általunk kifejlesztett többtengelyes élmaró technológiát vizsgáltuk, a bedöntési szög és a maradó letörés mértékének változtatásával. A forgácsoló kísérleteket egy VHTC 5 tengelyes megmunkálóközponton végeztük, egy THOMAS 23N1106 típusú tömör, egyélű, bevonat nélküli, 0°-os spirálszöggel rendelkező keményfém marószerszámot alkalmazva. A forgácsolás után az elkészült élekről felvételeket készítettünk egy OLYMPUS SZX16 típusú sztereomikroszkóppal. A mikroszkópos vizsgálat után egy Mitutoyo Surftest SJ-401 típusú analóg felületi érdességmérővel, valamint egy KEYENCE VR series 3 dimenziós mikroszkóppal mértük le a munkadarabok felületi érdességét. A varianciaanalízis alapján megállapítható, hogy a bedöntési szög hatása szignifikáns. Amelyet a sorja szempontjából a lehető legnagyobbra kell választani, míg a felületi érdesség szempontjából a lehető legkisebbre.