叠层复合材料钻销加工缺陷产生机理c.docx

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1、叠层复合材料钻销加工缺陷产生机理钻削加工的实现是依靠钻头的旋转和进给运动实现的。在钻头的顶尖部位设定参考点即,作为速度条件的施加点。钻头的速度有两个,一个是沿着钻头轴向使钻头实现直线进给的速度；一个是绕着钻头轴向的旋转速度。一，复合材料加工特点：磨削、钻削、锉削等可采用的。非常规加工方法有激光束加工、电火花加工、高压水切割、超声波加工等。对于纤维增强复合材料来说,纤维受拉时的断裂应变很小,从而可以把纤维增强复合材料看作脆性材料,且力学性能呈各向异性,机械加工条件较为恶劣,属于典型的难加工材料。在复合材料加工中存在以下难点：断裂应变低，层间强度低，导热系数低。因此

2、,尽管复合材料技术发展迅速,而且也取得了不少研究成果,但大部分研究主要集中在材料成型和力学性能设计等方面,有关复合材料的二次加工方面的研究则比较少,特别是有关加工工艺的研究更是处于起步阶段。复合材料常规切削加工理论研究主要从两个方面进行探讨,一方面是从复合材料纤维方向与切削方向的夹角入手,认为切削纤维增强复合材料时,切削力、表面质量、刀具磨损量都与纤维方向与切削方向的夹角密切相关。机械加工是复合材料制品的最后工序,直接关系到复合材料制成品的质量。常用的复合材料机械加工方法通常分为常规加工和非常规加工两根据切削方向与纤维方向夹角的不同把复合材料的切削细分为纤维劈裂

3、型、纤维切断型和弯曲剪切型种形式,并分析了切屑形成和表面粗糙度的关系。美国空军材料研究所认值岁等人利用直角切削的方法对单向和多向复合材料的切削机理进行了试验研究,总结出纤维方向与切削方向夹角在一定范围内,纤维、基体所受剪切力与宏观两方向切削力间的经验公式。另一方面是从刀具材料入手,研究不同刀具材料加工复合材料时的不同切削关于复合材料非常规加工的常见方法有将激光器用于切割凯夫拉层合板或者玻璃纤维增强层合板高压水射流切割非常适宜于切割金属基复合材料采用电火花加工含有导电添加剂的陶瓷基复合材料激光和电子束加工常见于大多数复合材料的打孔、切割、开槽等加工场合有均匀导电性

4、的复合材料可以采用电化学加工进行开槽、钻孔、加工孔腔等操作,例如凯夫拉和玻璃纤维增强复合材料。二，复合材料钻削产生机理叠层复合材料特有的编织和层状结构,使得复合材料在钻削加工中容易出现出口侧残留毛刺、表层纤维层撕裂与脱粘、孔壁表面粗糙度较差等加工缺陷,严重影响了复合材料的装配使用性能,同时也制约了复合材料制孔工艺的发展。钻削力和扭矩通常被认为是钻削机理研究的重要物理量,钻削力和扭矩的变化规律与工件的加工精度、加工表面质量、刀具耐用度等有密切联系。复合材料加工分层产生的主要原因是复合材料的层状结构以及加工过程中轴向力的大小。三，钻削工艺优化粗略从横刃、使用锋角钻头

5、顶角、螺旋角三方面对钻头结构参数进行选用原则分析,确定了复合材料钻削加工中横刃和锋角应该尽量取较小值,螺旋角取。以轴向力和扭矩偏差作为优化指标对复合材料钻削加工工艺参数进行优选,通过分析轴向力和扭矩偏差的规律和特征,建立了轴向力和扭矩偏差的优化模型。发现使得轴向力最小的最佳工艺参数点应该是位于可取区域的“高低关”范围内,且扭矩偏差越大,孔的圆柱度误差越大。根据复合材料的钻削加工特点,以临界轴向力、撕裂长度、孔壁表面粗糙度、扭矩偏差为约束条件,对主轴转速、每转进给量、使用锋角、横刃长度进行参数优化,获得实现最大材料去除率的最优参数组合。同时建立了基于不同刀具结构参

6、数的材料去除率最大化优化数学模型,实现特定钻头结构下的钻削工艺参数的优选。复合材料钻削加工时切屑状态一般为崩碎状甚至粉末状,切屑的变形很小,产生的切削力和切削热主要集中在横刃和主切削刃附近,造成横刃部分受力和散热情况较差。因此,缩短横刃长度有利于增加钻头的锋利程度,减少切削抗力的同时增大散热面积,能够有效地提高刀具耐用度。