C/SiC复合材料螺旋铣削与钻削制孔效果对比

发布时间：2021-03-29 05:53

　　采用PCD刀具对C/SiC复合材料螺旋铣削与钻削制孔的制孔效果进行了对比研究。在同等加工效率条件下测量了两种制孔方法产生的切削力及切削热,并观察制孔质量。试验结果表明:螺旋铣孔产生的轴向力小于钻孔,约为钻孔的56.9%;孔壁粗糙度及孔径差均小于钻削;钻孔产生的切削热少于螺旋铣削制孔,约占螺旋铣的58.7%,但螺旋铣产生的切削热对材料及刀具的影响小。 

【文章来源】：宇航材料工艺. 2020,50(05)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

钻削测力系统

螺旋铣削切削温度与切削参数的关系曲线

制孔质量主要受切削力及切削温度影响，其中切削力是决定材料去除及缺陷产生的重要因素。PCD钻孔的制孔质量主要受钻削轴向力的影响，PCD螺旋铣孔的制孔质量与螺旋铣削轴向力和周向力有关。本文通过测力仪测得PCD钻孔与螺旋铣孔在同等加工效率条件下的轴向力如图2所示，取图2中所示稳定状态下轴削力的平均值，得到PCD钻孔的轴向力30.96 N,PCD螺旋铣孔的轴向力17.64 N，为钻孔的56.9%。这是因为钻孔时钻头横刃对材料存在挤压作用会使轴向力增加，而螺旋铣采用偏心加工，消除了麻花钻横刃的挤压作用，有利于降低轴向力。在同等加工效率条件下对比PCD钻孔和PCD螺旋铣孔的孔口质量，PCD钻孔和PCD螺旋铣孔的孔入口和出口的质量均较好，仅有毛刺产生，如图3所示。孔口毛刺的产生是由于没有支撑和约束的表层碳纤维受钻头轴向推挤顶出，刀具切削刃不够锋利时，碳纤维非剪切切断。试验观察PCD钻孔和螺旋铣孔的孔壁均无分层、纤维拔出现象，可以采用表面粗糙度对孔壁质量进行评价，测得PCD钻孔的孔壁粗糙度为2.3μm,PCD螺旋铣孔的孔壁粗糙度为1.54μm，如表3所示，从孔壁粗糙度来看，PCD螺旋铣所得孔的质量更好。这与PCD螺旋铣轴向力小有关，轴向力越小，孔壁粗糙度越小。对比PCD钻孔和螺旋铣孔的孔径差，测得螺旋铣削制孔平均孔径差为-12.5μm，约为孔径的0.16%，而PCD钻削制孔的平均孔径差为58μm，约为孔径的0.725%，螺旋铣削制孔与PCD钻削制孔相比加工孔的孔径误差较小，并且螺旋铣削制孔的出口孔径总是大于入口孔径，从理论上讲，加工开始时，铣刀所受径向力小，刀具可保持较小的变形，因此入口孔径误差相对较小，随着加工进行，刀具受到更大的径向力产生弯曲，从而导致加出口孔径增大。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]C/SiC复合材料钻、铣加工技术的试验研究[D]. 毕铭智.大连理工大学 2013
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本文编号：3107030