碳纤维增强复合材料/钛合金叠层变参数钻削试验
发布时间：2021-01-21 13:39
针对碳纤维增强复合材料/钛合金叠层的难加工材料钻削机理开展研究。基于断屑工艺加工方法设计钻削试验并通过对切削过程进行在线监测,验证断屑工艺叠层钻削相对于连续叠层钻削的可行性及有效性。试验结果表明:断屑工艺有效改善了复合材料及钛合金的孔壁表面质量,并较好地提高了叠层钻削加工质量,但对钻削中的其他测量参数并无显著影响。
【文章来源】：机械设计与研究. 2017,33(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
德马吉DMU50加工中心显微照片并进行测量
工一定深度(1mm)后快速(以机床最大进给速度)向上抬刀一定高度(2mm)的高度，使主切削刃与钛合金脱离，利于切屑的断屑和排出及刀具散热，但在钻头刚与钛合金接触时，为使切削能够稳定，钻头应全部钻入钛合金板后再上抬，故第一次钻削深度为2mm;当钻孔深度达到3mm后，为保证钛合金板出口处质量，最后1mm的上刀量要超过刀具顶尖高度直至全部钻透(主切削刃完全脱离钛合金2mm至3mm)。试验中测力仪固定在加工中心的工作台上，通过电缆线将测力仪与数据采集系统进行连接，工件材料通过平口钳固定在测力仪上。试验系统及夹具如图2所示。▲图2钻削试验台及夹具图示1．3试验参数及测量试验采用的钻削工艺参数是基于适应于复合材料及钛合金的工艺参数范围及实际单层钻削试验的加工质量而确定。共进行16组，参数如表1所示。为降低偶然误差对试验结果的影响，故每组试验均进行3次重复性试验，选取其中测量结果的平均值及各测量结果的平均偏差作为该组试验的最终结果进行分析。表1碳纤维复合材料/钛合金叠层变参数钻削试验参数主轴转速/(r·min－1)(CFＲP/Ti)进给速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷却方式:干式空气冷却。试验测量值:一、复合材料及钛合金钻削轴向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、复合材料出口分层因子λ及钛合金出口毛刺高度。为了便于对分层缺陷进行数值表征，同时也为方便不同孔直径复合材料出口质量的比较，采用一维无量纲分层因子λ对分层缺陷进行表征，其定义为钻削产生分层以孔的中心为圆心圆的最大直径与钻削孔的直径之差与钻削孔直径之比［2］，如式(1)所示，原理如图3所示，上述方法简单、直观且便于测量。λ=Dm
速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷却方式:干式空气冷却。试验测量值:一、复合材料及钛合金钻削轴向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、复合材料出口分层因子λ及钛合金出口毛刺高度。为了便于对分层缺陷进行数值表征，同时也为方便不同孔直径复合材料出口质量的比较，采用一维无量纲分层因子λ对分层缺陷进行表征，其定义为钻削产生分层以孔的中心为圆心圆的最大直径与钻削孔的直径之差与钻削孔直径之比［2］，如式(1)所示，原理如图3所示，上述方法简单、直观且便于测量。λ=Dmax－DnomDnom(1)▲图3碳纤维复合材料分层因子的定义采用Digimizer软件测量分层因子λ，该软件为是一款可以对图像进行测量分析的软件。可对图像内容进行手工精确测量，进行自动对象识别;针对分层因子λ测量如图4中左图所示，通过读取图中文本信息框中圆的半径即可对分层因子λ进行计算，因分层因子λ为半径之比，故可忽略图中的放大倍率。第1期王振国等:碳纤维增强复合材料/钛合金叠层变参数钻削试验研究115
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空叠层材料制孔技术研究现状与发展趋势分析[J]. 李春奇,殷俊,傅玉灿,陈燕,杨浩骏. 机械制造与自动化. 2015(03)
[2]碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望[J]. 陈燕,葛恩德,傅玉灿,苏宏华,徐九华. 复合材料学报. 2015(02)
[3]阶跃式多元变参数振动钻削叠层复合材料的加工精度[J]. 李自军,洪迈生,王立江,赵宏伟,苏恒,魏元雷. 上海交通大学学报. 2002(08)
[4]叠层材料变参数振动钻削模型与实验研究[J]. 臧雪柏,赵宏伟,于繁华,王立江. 吉林工业大学自然科学学报. 2001(04)
本文编号：2991266
【文章来源】：机械设计与研究. 2017,33(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
德马吉DMU50加工中心显微照片并进行测量
工一定深度(1mm)后快速(以机床最大进给速度)向上抬刀一定高度(2mm)的高度，使主切削刃与钛合金脱离，利于切屑的断屑和排出及刀具散热，但在钻头刚与钛合金接触时，为使切削能够稳定，钻头应全部钻入钛合金板后再上抬，故第一次钻削深度为2mm;当钻孔深度达到3mm后，为保证钛合金板出口处质量，最后1mm的上刀量要超过刀具顶尖高度直至全部钻透(主切削刃完全脱离钛合金2mm至3mm)。试验中测力仪固定在加工中心的工作台上，通过电缆线将测力仪与数据采集系统进行连接，工件材料通过平口钳固定在测力仪上。试验系统及夹具如图2所示。▲图2钻削试验台及夹具图示1．3试验参数及测量试验采用的钻削工艺参数是基于适应于复合材料及钛合金的工艺参数范围及实际单层钻削试验的加工质量而确定。共进行16组，参数如表1所示。为降低偶然误差对试验结果的影响，故每组试验均进行3次重复性试验，选取其中测量结果的平均值及各测量结果的平均偏差作为该组试验的最终结果进行分析。表1碳纤维复合材料/钛合金叠层变参数钻削试验参数主轴转速/(r·min－1)(CFＲP/Ti)进给速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷却方式:干式空气冷却。试验测量值:一、复合材料及钛合金钻削轴向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、复合材料出口分层因子λ及钛合金出口毛刺高度。为了便于对分层缺陷进行数值表征，同时也为方便不同孔直径复合材料出口质量的比较，采用一维无量纲分层因子λ对分层缺陷进行表征，其定义为钻削产生分层以孔的中心为圆心圆的最大直径与钻削孔的直径之差与钻削孔直径之比［2］，如式(1)所示，原理如图3所示，上述方法简单、直观且便于测量。λ=Dm
速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷却方式:干式空气冷却。试验测量值:一、复合材料及钛合金钻削轴向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、复合材料出口分层因子λ及钛合金出口毛刺高度。为了便于对分层缺陷进行数值表征，同时也为方便不同孔直径复合材料出口质量的比较，采用一维无量纲分层因子λ对分层缺陷进行表征，其定义为钻削产生分层以孔的中心为圆心圆的最大直径与钻削孔的直径之差与钻削孔直径之比［2］，如式(1)所示，原理如图3所示，上述方法简单、直观且便于测量。λ=Dmax－DnomDnom(1)▲图3碳纤维复合材料分层因子的定义采用Digimizer软件测量分层因子λ，该软件为是一款可以对图像进行测量分析的软件。可对图像内容进行手工精确测量，进行自动对象识别;针对分层因子λ测量如图4中左图所示，通过读取图中文本信息框中圆的半径即可对分层因子λ进行计算，因分层因子λ为半径之比，故可忽略图中的放大倍率。第1期王振国等:碳纤维增强复合材料/钛合金叠层变参数钻削试验研究115
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空叠层材料制孔技术研究现状与发展趋势分析[J]. 李春奇,殷俊,傅玉灿,陈燕,杨浩骏. 机械制造与自动化. 2015(03)
[2]碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望[J]. 陈燕,葛恩德,傅玉灿,苏宏华,徐九华. 复合材料学报. 2015(02)
[3]阶跃式多元变参数振动钻削叠层复合材料的加工精度[J]. 李自军,洪迈生,王立江,赵宏伟,苏恒,魏元雷. 上海交通大学学报. 2002(08)
[4]叠层材料变参数振动钻削模型与实验研究[J]. 臧雪柏,赵宏伟,于繁华,王立江. 吉林工业大学自然科学学报. 2001(04)
本文编号：2991266
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2991266.html
