碳纤维复合材料孔可加工性的若干试验研究

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随着航空、航天及军事装备技术的快速发展,对复合材料构件的要求日益严格,构件的加工精度和表面质量等因素已成为影响其性能的重要因素。另外,随着复合材料性能的不断提高,材料的切削加工性能越来越差,导致刀具磨损加剧,影响加工精度和加工效率,难以降低加工成本。因此,碳纤维增强复合材料的加工,已成为目前功能复合材料研究和应用所面临的一项亟待解决的难题。 本文结合沈阳飞机(集团)公司航空复合材料结构件装配钻孔工艺科研项目的研究,针对加工时复合材料采用传统的麻花钻头钻孔工艺极易形成毛刺和撕裂缺陷等问题,开展材料可加工性和制孔工艺的试验研究,论文就以下三个部分进行了总结: (1)碳纤维复合材料切削加工机理的分析(2)麻花钻头加工碳纤维复合材料孔的试验研究(3)新型磨钻刀具加工碳纤维复合材料孔的试验研究论文首先综述了国内外对各种复合材料可加工性能和加工机理研究成果以及相关技术发展现状,在此基础上,从材料可加工性的角度对某型号武器用碳纤维复合材料的特性进行了分析,对材料的切削加工机理进行了理论探讨;在此基础上建立了刀具切削和钻削复合材料的切屑生成模型和产生毛刺缺陷的模型;通过传统硬质合金钻头和新型电镀金刚石磨钻刀具在不同工艺参数条件下加工孔切削力和加工质量的对比试验,验证了电镀金刚石磨钻刀具更适合用于碳纤维复合材料的孔加工;进而通过改变磨料粒度等参数完成了新型复合材料钻磨孔用电镀超硬磨料刀具,并进行了刀具的可加工性试验研究研究;在磨削试验中选择不同砂轮速度、工件速度、磨削深度等用量,研究了钻削刀具和磨削刀具性能对碳纤维复合材料加工质量的影响;给出了上述工艺参数对材料钻削力的影响规律。 上述研究成果为相关国防军工企业的碳纤维复合材料结构件的高削、无毛刺缺陷加工提供了新的技术途径。
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