碳纖維復合材料鉆削過程仿真與實驗研究.pdf

1、碳纖維復合材料因具有優(yōu)異的力學性能，正被廣泛的應用于軍事、航空及民用工業(yè)的各個領域。然而，由于碳纖維復合材料各向異性的特征，使其在加工過程中面臨很大的問題，特別是孔加工，易出現(xiàn)分層、毛刺和撕裂等缺陷;除此之外，材料高硬度和導熱性差的特點導致其加工刀具磨損嚴重;這些問題的存在嚴重影響著碳纖維復合材料高質(zhì)量、高效率加工。
　　針對現(xiàn)階段碳纖維復合材料切削加工存在的問題，本文在分析切削機理的基礎上，且借助有限元方法，采用兩種不同特性的刀

2、具進行鉆削實驗，對鉆削過程中的切削力、刀具磨損和加工孔的質(zhì)量進行對比分析，主要研究的內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　首先，深入研究了單向碳纖維復合材料的二元切削機理，分析其切削過程中切削變形和切屑形成，并探討了切屑的形成與纖維方向角的關系，在此基礎上對切削力理論公式進行推導;針對傳統(tǒng)鉆削方法的特點，分析了制孔缺陷的主要類型。
　　然后，利用Deform-3D有限元仿真軟件，建立切削過程的有限元仿真模型，模擬主軸轉(zhuǎn)速為3000rp

3、m和進給速度為210mm/min參數(shù)條件下切削力和扭矩的值，得出鉆削過程力的變化規(guī)律。
　　其次，進行了碳纖維復合材料高速鉆削實驗，建立PCD刀具和金剛石涂層刀具在不同切削參數(shù)下軸向力的回歸模型，得到二元經(jīng)驗公式及方差，通過簡化得到一元經(jīng)驗公式，進而分析了軸向力的變化規(guī)律。
　　最后，分析了PCD刀具和金剛石涂層刀具的磨損機理，對比兩種鉆頭在相同實驗條件下的磨損情況，同時對比分析了其在不同切削參數(shù)下加工孔的質(zhì)量，實驗證明PC