【摘 要】
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碳纤维复合材料（CFRP）作为实现结构轻量化的首选材料,被广泛应用于航空航天等领域。随着航空航天领域的快速发展,对于CFRP构件的结构要求趋向多样化、复杂化,传统的金属加工工艺已经不能满足CFRP高质量制孔需求。因此,优化CFRP制孔工艺、研究制孔缺陷形成机理及影响因素具有重要意义。本论文以T700型CFRP制孔为研究对象,针对制孔缺陷及刀具磨损等问题,开展轴向力、制孔缺陷及刀具磨损之间的影响规律
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碳纤维复合材料（CFRP）作为实现结构轻量化的首选材料,被广泛应用于航空航天等领域。随着航空航天领域的快速发展,对于CFRP构件的结构要求趋向多样化、复杂化,传统的金属加工工艺已经不能满足CFRP高质量制孔需求。因此,优化CFRP制孔工艺、研究制孔缺陷形成机理及影响因素具有重要意义。本论文以T700型CFRP制孔为研究对象,针对制孔缺陷及刀具磨损等问题,开展轴向力、制孔缺陷及刀具磨损之间的影响规律研究。主要工作及结论如下:根据CFRP高质量制孔要求和试验条件,搭建了CFRP钻削试验平台,平台主要包括机床主体、试验工装、测力系统、孔口质量及刀具磨损检测系统,为本文研究CFRP制孔质量的影响因素及规律提供试验条件。采用单因素试验法对CFRP进行制孔试验,得到主轴转速、进给速度、轴向力和制孔质量之间的影响变化规律。基于最小二乘法建立了T700型CFRP钻削轴向力多元线性回归方程FZ=158.891·n-0.4 15f 0.5105,将求得的理论轴向力与试验轴向力进行对比,发现置信度误差基本在10%以内,表明试验数据与回归方程拟合程度高。由回归方程可知:轴向力大小与主轴转速、进给速度有关,且进给速度对轴向力的影响程度更为显著。根据轴向力与分层因子间的关系曲线,分析得到钻削T700型CFRP分层临界轴向力为125.6N,为抑制CFRP制孔缺陷的形成提供了参考依据。试验结果表明:试验参数范围内,主轴转速n=4000r·min-1、进给速度vf=50m m·min-1时,分层因子最小,即孔口质量最佳。针对CFRP制孔中刀具磨损严重的问题,通过试验分析的方法,探究刀具磨损对轴向力的大小影响变化规律。试验表明:刀具磨损会引起轴向力增大,导致制孔质量下降。
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