碳纖維復(fù)合材料鉆削軸向力及刀具磨損的試驗(yàn)研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)作為先進(jìn)復(fù)合材料廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料和功能材料中。CFRP屬于典型的難加工材料，其層合結(jié)構(gòu)、各向異性等特性在加工過程中易產(chǎn)生分層、撕裂、表面精度難以保證等問題，CFRP的高硬度、高強(qiáng)度和導(dǎo)熱性差等特性易導(dǎo)致刀具的磨損和失效，影響加工質(zhì)量和加工效率，加工成本較高。
　　 針對CFRP的難加工性，對其鉆削過程中產(chǎn)生的軸向力、鉆孔質(zhì)量和刀具磨損開展了相關(guān)的基礎(chǔ)試驗(yàn)研究，主要工作及成果包括:
　　

2、(1)研究CFRP的二元切削機(jī)理和鉆削過程，分析CFRP鉆孔缺陷形成的原因，結(jié)果表明切屑的形成與纖維方向角有關(guān)，分層、撕裂和毛刺等鉆孔缺陷與鉆削軸向力有關(guān)。
　　 (2)通過正交試驗(yàn)研究鉆頭材質(zhì)、鉆削參數(shù)對軸向力的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，涂層材料對軸向力的影響最大，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對軸向力也有顯著的影響。進(jìn)口類金剛石涂層(S-DLC)鉆頭的鉆削軸向力遠(yuǎn)小于YG6X鉆頭、TiAlN涂層鉆頭、TiCN涂層鉆頭，孔壁表面光潔平整，出入口

3、側(cè)沒有明顯的撕裂和毛刺缺陷。PCD和S-DLC鉆頭的單因素試驗(yàn)結(jié)果表明兩種鉆頭都能高質(zhì)量的加工CFRP。
　　 (3)通過三組對比試驗(yàn)研究了不同材質(zhì)鉆頭鉆削軸向力與撕裂因子之間的關(guān)系，得出撕裂因子隨著軸向力呈線性增長的關(guān)系，同時還得出使用PCD和S-DLC鉆頭能大幅度的降低鉆削軸向力和撕裂缺陷。
　　 (4)分析刀具的磨損機(jī)理，通過SEM研究鉆削CFRP時刀具的失效形式與機(jī)理。結(jié)果表明鉆頭的失效形式主要有主切削刃后刀面的