新型碳纖維復(fù)合材料孔加工刀具14278

1、新型碳纖維復(fù)合材料孔加工刀具新型碳纖維復(fù)合材料孔加工刀具——電鍍金剛石復(fù)合鉆鍍金剛石復(fù)合鉆1前言前言碳纖維增強復(fù)合材料（簡稱CFRP）具有比強度高、比模量高、減振性好等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在汽車、醫(yī)療器械、體育器械等行業(yè)的應(yīng)用也日益增多。隨著CFRP應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，解決CFRP的高精度、高效加工問題也日益迫切。為此，筆者開發(fā)了一種新型孔加工刀具——電鍍金剛石復(fù)合鉆，可有效解決普通麻花鉆加工CFRP時出現(xiàn)的分層和劈裂問題，

2、并可使鉆頭壽命顯著提高。2CFRP鉆孔缺陷及改進措施鉆孔缺陷及改進措施一般情況下，在CFRP板材上鉆孔加工時，容易產(chǎn)生分層、劈裂、燒傷等缺陷，其中尤以分層、劈裂對加工質(zhì)量影響最大。據(jù)介紹，在AV8B飛機的制造中，由于CFRP鉆孔分層、劈裂導(dǎo)致的零件不合格率占全機CFRP零件不合格率的60％以上［1］。出現(xiàn)分層、劈裂現(xiàn)象的主要原因為：（1）CFRP疊層板由碳纖維層鋪疊而成，層與層之間用樹脂粘結(jié)。由于CFRP是一種各向異性材料，其機械性能在

3、不同方向各不相同，材料沿纖維鋪層方向強度較高，而垂直于纖維鋪層方向的強度則取決于樹脂粘結(jié)強度，一般情況下，層間結(jié)合強度僅為纖維方向強度的22％。（2）鉆孔加工時，存在垂直于纖維鋪層方向的軸向力Fz，從而在疊層板內(nèi)產(chǎn)生正應(yīng)力，當(dāng)切削力產(chǎn)生的正應(yīng)力超過樹脂結(jié)合強度，則會出現(xiàn)樹軸向力被分散，加工表面所受正應(yīng)力也顯著下降。此外，由于鉆尖鋒利，鉆削時CFRP纖維斷裂變形小，從而減輕了分層、劈裂程度。設(shè)計金剛石鉆頭時要注意以下幾點：（1）基體錐頂角

4、宜選用50～60。如頂角太小，鉆削時間將延長，工件易燒傷；如頂角過大，則鉆削軸向力增大，工件易分層、劈裂。（2）導(dǎo)孔鉆直徑不宜過大，一般取工件孔徑的1／3。直徑太大將加重分層和劈裂。（3）應(yīng)根據(jù)工件的加工要求選擇金剛砂粒度。粒度粗，生產(chǎn)率高，刀具壽命長，切屑不易堵塞，但表面粗糙度較大；粒度細(xì)，則相反。4鉆削試驗鉆削試驗試驗用機床為W62X型萬能銑床。試驗時，將手風(fēng)鉆固定在銑床立銑頭上，由銑床工作臺提供進給運動，風(fēng)鉆作旋轉(zhuǎn)運動。試驗參數(shù)：