雙頂角鉆頭鉆削CFRP的刀具磨損研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（CFRP）因具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、比模量大等優(yōu)異性能，已被廣泛應(yīng)用于大飛機(jī)中制造主要承力構(gòu)件。CFRP結(jié)構(gòu)件在連接裝配過程中，需要進(jìn)行大量連接制孔加工，但CFRP加工中易出現(xiàn)分層等損傷，直接影響裝配后零件整體服役性能。為了提高制孔質(zhì)量，現(xiàn)階段CFRP制孔多采用雙頂角鉆頭，該類鉆頭具有鉆、擴(kuò)、鉸一體幾何結(jié)構(gòu)形式，可有效降低軸向力進(jìn)而減小分層損傷。但是，對于航空級CFRP，其纖維增強(qiáng)相強(qiáng)度大、硬度高，纖維磨蝕性強(qiáng)，導(dǎo)

2、致制孔加工過程中刀具磨損快且嚴(yán)重，極易誘發(fā)一系列加工損傷。而且對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)鉆頭來說，鉆削過程中參與切削的不同部位磨損不同，所引發(fā)的損傷也存在較大差別。因而有必要針對雙頂角鉆頭不同部位的磨損形式、磨損變化規(guī)律以及刀具特定部位磨損對制孔質(zhì)量的影響進(jìn)行詳細(xì)研究和分析，并探索有效抑制刀具特定部位磨損、提升制孔質(zhì)量的工藝和方法。
　　本研究以硬質(zhì)合金雙頂角鉆頭為研究對象，在鉆頭推薦工藝參數(shù)下，研究對出口分層影響較大的橫刃和對最終制孔質(zhì)量影響

3、較大的第二主切削刃的磨損形式、磨損衰變規(guī)律。通過減小磨損測量間隔，引入切削刃鈍圓半徑及后刀面磨損帶寬度，表征橫刃和第二主切削刃磨損衰變過程。基于第二主切削刃磨損研究，系統(tǒng)分析了第二主切削刃磨損對切削刃切削能力的影響，進(jìn)而探究由第二主切削刃磨損而引起的孔壁損傷及損傷產(chǎn)生機(jī)制。為達(dá)到提高制孔質(zhì)量的最終目標(biāo)，需有針對性地抑制第二主切削刃磨損，尤其是其末端部位磨損。通過在第二主切削刃不同位置開設(shè)內(nèi)冷出口，噴射MQL冷卻潤滑油霧，研究其對第二主切

4、削刃末端磨損抑制效果及對孔壁質(zhì)量影響。研究得到的成果如下：
　　（1）基于刃口顯微觀測和鈍圓半徑變化規(guī)律，揭示橫刃易發(fā)生崩刃和第二主切削刃磨損鈍化后又受到重新刃磨的機(jī)制，獲得了此類型鉆頭不同切削部位的磨損規(guī)律。
　?。?）基于第二主切削刃磨損衰變過程及成屑規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在銳角切削區(qū)第二主切削刃鈍圓半徑?jīng)Q定了該切削刃的切削能力。當(dāng)?shù)诙髑邢魅信c纖維呈120°-170°纖維切削角加工時由于磨損嚴(yán)重易產(chǎn)生凹坑損傷，而在相鄰鋪層中易產(chǎn)生