碳纤维复合材料的钻削加工

文章对国内外研究碳纤维复合材料（ＣＦＲＰ）的钻削加工技术的最新成果作了概述介绍,对钻削ＣＦＲＰ材料时的分层、撕裂等孔加工缺陷进行了分类和简单分析,并指出了提高钻孔质量的关键因素和方法。     

碳纤维复合材料钻削孔分层缺陷的研究

采用氯化金渗透液对多向碳纤维复合材料钻削孔的分层缺陷进行了检测研究。总结出了钻孔分层缺陷的立体模型，指出孔的分层缺陷由入口侧分层和出口侧分层两部分组成，入口侧分层尺寸远远小于出口侧分层尺寸，入口侧分层为圆形，出口侧表面几层分层为椭圆形，深层分层仍为圆形。在此基础上，进一步对多向碳纤维复合材料板材钻削孔孔出口分层缺陷的大小与钻削参数间的关系进行了试验探索，得到一些有价值的试验数据和结论。     

碳纤维复合材料钻削加工分层缺陷研究进展

碳纤维复合材料(CFRP)因良好的性能被广泛应用于诸多领域,但它本身所特有的层间结构易导致在钻削加工过程中产生缺陷。分层缺陷是钻削加工过程中产生的主要缺陷之一,对复合材料结构件的承载能力和疲劳强度有很大影响。本文主要从分层缺陷的产生机理、影响因素和检测等方面对国内外目前的研究现状进行综述,并分析了未来的研究发展趋势。     

高速钻削碳纤维复合材料加工参数对入口分层的影响研究

高速切削技术一直以来都是提高生产效率和节约成本的关键技术。碳纤维复合材料以其耐磨性、耐腐蚀性等一系列优点倍受人们的青睐。研究了碳纤维复合材料在高速钻削过程中切削速度、进给速度和钻头刀尖角对钻削入口分层的影响;利用三水平的全因子分析法进行钻削试验,同时将得到的分层因子建立二元非线性回归模型,并进行方差分析和响应面分析。研究结果表明:分层对进给速度的敏感性更强;随着切削速度的提高,分层因子逐渐减小;小的刀尖角更有助于获得好的加工孔质量。所构造回归模型的预测结果与试验结果基本一致,表明该模型可以有效地预测钻削表面的分层状况。     

碳纤维复合材料高速钻削实验研究

研究了硬质合金钎焊金刚石钻头高速钻削碳纤维复合材料时钻削力、扭矩的变化规律,得到了进给量、切削速度对钻削力和扭矩的影响规律。对钻削力和扭矩实验结果进行了回归分析得到了钻削力和扭矩的指数公式。     

新型碳纤维复合材料孔加工刀具——电镀金刚石复合钻

１．前言碳纤维增强复合材料（简称ＣＦＲＰ）具有比强度高、比模量高、减振性好等优点,在航空航天领域得到了广泛应用,在汽车、医疗器械、体育器械等行业的应用也日益增多。随着ＣＦＲＰ应用领域的扩大,解决ＣＦＲＰ的高精度、高效加工问题也日益迫切。为此,笔者开发...     

碳纤维复合材料钻削孔分层影响分析

碳纤维复合材料(CFRP)的结构特点和特殊的物理性质,如各向异性、各向不均匀性和高比强度、高比硬度等,使其加工方式不同于金属加工。采用不同工艺参数及刀具几何参数对碳纤维复合材料进行钻削,分析出口和入口侧的撕裂分层影响,发现出口侧的撕裂情况优于入口侧的撕裂,各因素对出口侧和入口侧撕裂的显著性有所不同。     

碳纤维蜂窝板钻削实验研究

针对碳纤维蜂窝板进行了钻削试验,对钻削力进行了检测,分析了不同涂层材料以及钻头形状对刀具加工性能的影响。     

CFRP/Ti叠层材料低频振动辅助钻削时不同参数对刀具磨损的影响

在制备飞机蒙皮连接孔时,CFRP/Ti叠层材料物理性能差别较大,传统钻削容易导致孔径超差、内壁灼伤及出口撕裂等制孔缺陷,较长的切屑无法及时排出,使刀具磨损加剧。针对上述问题,对低频振动辅助钻削的运动学原理进行分析,了解提高制孔质量及断屑的机理。利用控制变量法进行试验,研究不同加工方式和不同加工参数对刀具磨损的影响,分析不同主轴转速、进给速度和振动对刀具磨损的影响规律及其原因,同时也分析不同加工方式对刀具寿命的影响。     

碳纤维增强树脂基复合材料钻孔技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因性能优异,在航空航天领域的应用越加广泛,对其二次成形加工质量要求越来越高。本文综述了近年来碳纤维复合材料切削机理与钻孔工艺方法、刀具磨损机理、钻孔缺陷和损伤产生机理及其控制等方面的研究现状和进展,分析了存在的问题和新的挑战,并对CFRP钻孔技术的研究进行了展望。     

碳纤维复合材料孔加工研究现状

根据碳纤维复合材料的特性和制造加工中存在的问题,综述了碳纤维复合材料孔加工时加工工艺、钻头几何参数及其材料、机床振动、材料制备缺陷等因素对钻削加工损伤(尤其是分层损伤)的影响和抑制方法、钻削建模与仿真以及叠层孔加工等方面的研究最新进展,重点关注了钻削诱导的分层损伤形成机理以及一些特殊工艺,如振动辅助钻削、螺旋铣削孔加工、磁性胶体垫板孔加工技术和高速钻削技术等对碳纤维复合材料孔加工质量改善效果。     

钻头几何角度对CFRP和钛合金叠层制孔的影响

针对碳纤维复合材料(CFRP)与钛合金叠层结构钻孔刀具寿命低、出入口质量不易保证、影响加工质量和制孔效率等问题。以钻头螺旋角、外缘后角和顶角为主要研究对象,进行试验方案设计,揭示钻头几何角度对叠层结构制孔切削力及出入口质量的影响规律,表明:碳纤维复合材料与钛合金叠层结构制孔的钻头最佳几何角度:螺旋角25°左右,顶角140°左右,外缘后角12°左右。     

超声振动钻削SiC颗粒增强铝基复合材料时的切削力研究

采用超声振动钻削的方法对金属基复合材料进行孔加工。在自行研制的超声钻削设备的基础上使用不同材质的硬质合金麻花钻,对不同含量的SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)进行了普通钻削与超声振动钻削的对比试验,并分析比较了加工中切削力的变化规律。试验表明,超声振动钻削可以降低切削力,在一定程度上改善钻削机理。     

PCBN刀具的磨损与最佳切削速度的研究

PCBN刀具磨损机理一直都被人们所关注,本文通过PCBN刀具切削淬硬合金钢42CrMo的实验,利用扫描电镜对切屑及刀具磨损进行能谱分析,找出PCBN刀具磨损与切削速度的关系。     

碳纤维复合材料/钛合金叠层钻孔质量研究

碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)/钛合金叠层的钻孔机理不同于单层材料钻孔,钛合金切屑在排出孔外过程中会对CFRP孔质量造成损伤。为了探究CFRP在叠层钻孔时的质量特性,设计正交试验分析了钛合金切屑和切削参数对CFRP层钻孔质量的影响。观察了轴向切削力和力矩的变化以及钛合金切屑形态,分析CFRP层孔径超差和入口撕裂的机理。结果表明:大进给量条件下,高温、高硬度的钛合金切屑会对CFRP产生严重的侵蚀,是导致CFRP孔径超差的主要原因,并会增大入口撕裂程度;CFRP入口撕裂主要产生在切削速度和纤维方向夹角θ=45°的位置,低切削速度不利于切削CFRP,会加大入口撕裂程度。因此,应使用小进给量钻削钛合金层,使用大切削速度钻削CFRP层;在保证钻头强度的前提下,推荐使用具有较大容屑空间的钻头。     

笔头用易切削不锈钢钻削加工性能的数值研究

对TBPS易切削不锈钢和进口SF20T易切削不锈钢的化学成分、组织结构和力学性能进行对比分析;利用DEFORM-3D软件对两种材料的高速钻削过程进行了仿真研究,通过对比分析高速钻削过程中的钻削力、钻削温度场以及刀具的磨损情况。结果表明:TBPS易切削不锈钢的钻削加工性能优于SF20T易切削不锈钢。     

碳纤维增强复合材料高速切削刀具研究现状

综述了碳纤维增强复合材料(CFRP)高速切削刀具的研究现状,重点介绍高速切削CFRP过程中的刀具磨损机理,指出为解决加工中刀具磨损迅速的问题,应合理地选用刀具材料,并且对刀具结构和几何参数进行优化。     

CFRP与钛合金叠层制孔钻头横刃结构优化

针对碳纤维复合材料(CFRP)与钛合金夹层结构制孔过程中加工质量、制孔效率与钻头寿命低等问题,以钻头的横刃结构为主要研究对象设计试验方案,对钻头横刃结构进行优化,以提高加工质量、制孔效率与钻头寿命。结果表明:优化后的横刃结构加工性能优于普通"X"形钻头横刃结构,不论是碳纤维复合材料部位还是钛合金部位轴向切削力明显减小。