复合材料超声切割系统及稳定性研究.pdfVIP

Automatic Manufacturing Technology for Composites 复合材料自动化制造技术 复合材料超声切割系统 及稳定性研究* Research on Ultrasonic Cutter System and Stability of Composites 南京航空航天大学 文立伟 严 飙 肖 军 张建宝 经过超声切割后的预浸带质量优异，具有无毛刺、无 刀具磨损、侧向切割力小、加工速度快、加工精度高等一 系列优点，但其稳定性还有待于进一步研究。相信通过 这项技术的推动，我国的航空复合材料制造技术必将有 一个新的提高。 的质量和生产效率。纤维织物的切割 主要有机械刀具切割、激光切割、水 超声切割系统 喷射切割和超声波切割。其中，超声 不同于传统的加工技术，超声切 文立伟 切割技术的应用至今已有近20年的 割技术的基本原理是利用一个电子 南京航空航天大学材料学院副教 时间，欧洲和美国的各大飞机制造厂 超声发生器产生一定范围频率的超 授，主要从事复合材料自动铺放成型 和航空复合材料的研发生产企业都 声波，然后通过置于超声切割头内的 制造技术及数控技术的研究。主持和 已广泛地采用超声切割设备应用于 超声 - 机械转换器，将原本振幅和能 参加了多项省部级重点科研项目，获 国防科技进步一等奖1项，发表论文 生产。然而在国内，这一技术仍处于 量都很小的超声振动转换成同频率 20余篇，申请专利10余项。 初期应用阶段。和传统的机械刀具切 的机械振动，再通过共振放大，得到 割、激光切割、水喷射切割相比，纤维 足够大的、可以满足切割工件要求的 材料的超声波切割方法有以下一些 振幅和能量（功率），最后将这部分能 树脂基复合材料以其优异的性 优点：（1）不会像CO激光切割复合 量传导至超声切割头顶端的刀具上 2 能，既可作为结构材料承载负荷，又可 材料那样产生叶片刀刃硫化现象；（2） 进行预浸带的切割加工。根据铺带 作为功能材料发挥作用，在航空航天 具有非常良好的工艺效果；（3）切割 工艺及预浸料超声切割的实际要求， 及空间技术等领域的应用越来越广 过程无污染，几乎是无尘切割；（4）能 结合国内外超声波应用最新研究成 泛。树脂基复合材料构件在生产过程 切割纹理精细的材料，由于切割深度 果，自行设计研制的超声切割系统主 中，主要采用纤维铺层法制造，因此纤 能精确地控制，所以切割材料时能保 要包括超声切割发生器、超声切割振 维织物的切割下料将直接影响产品 证垫片薄膜不被破坏。基于以上优 动系统和超声切割机械装置 3 个组 点，使超声波切割技术在复合材料切 成部分，设计如图 1 所示的超声切割 * 国家数控重大专项（2009ZX4004-102）。 割领域独树一帜，备受青睐。 装置方案。其中，超声振幅的提供与