双锋角钻头钻削碳纤维增强树脂基复合材料
钻孔缺陷的研究
刘洋，
李鹏南陈明邱新义（湖南科技大学机电工程学院，湘潭411201）
唐玲艳
文摘针对碳纤维复合材料钻孔时易产生撕裂、毛刺等缺陷的特点，采用双锋角钻头为研究对象，从横刃、第一主切削刃和第二主切削刃对孔入、出口缺陷的影响和加工参数对斯裂因子的影响规律等方面分析双锋角钻头钻孔特点，并与普通麻花钻进行对比。结果表明：在相同的加工参数下，双锋角钻头双主切削刃加工特点降低了入、出口钻削轴向力，有效抑制了入、出口撕裂、毛刺等缺陷产生，更适合于钻削碳纤维复合材料。主轴转速增大有利于减小撕裂因子，随着进给速度的增加撕裂因子呈增大的趋势。采用多元线性回归方法建立了试验两种钻头钻孔入、出口的撕裂因子与加工参数之间的回归预测模型。
关键词双锋角钻头，破纤维复合材料，撕裂，加工参数
中图分类号：TC52
LIUYang
D0I:10.3969/j. issn.10072330.2016.05.010
DefectsinDrillingCarbonFiberReinforced
PlasticswithDoubleConeDrill
LIPengnan
CHENMing
QIUXinyi
TANG Lingyan
(College of Electromechanical Engineering , Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201)
AbstractDefects such as burrs and tear, often occur in the drilling of CFRP. Drilling characteristics of double cone dill was studied through analyzing the influence of chisel edge and primary drilling edge and secondary drilling edge on defects of hole's entrance and exit and the influence regularity of processing parameters on tear factor. The results were compared with those of twist drill. Results show that, compared with twist drill, double cone drill is more suitable for drilling CFRP. The characteristics of double main cutting edge reduced the drilling axial force at hole's entrance and exit, inhibited burrs and tear damages at hole's entrance and exit. High speed drilling is favorable for minimizing the tear factor, the tear factor increases with the feed rate increasing. Through multi-linear regression anal ysis method, the prediction model between tear factor which is used to test hole's entrance and exit of the two drill and process parameters were established.
Key words Double cone drill, CFRP, Tear, Process parameters
0引言
碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有比强度高等优异的性能，在航空航天等领域中得到了广泛的应用"]。由于制孔缺陷的间题仍未得到完全的解决，严重影响了CFRP在航空航天领域中的高质量低成本制造(2)。钻削CFRP材料，常见的加工缺陷有孔边撕裂和毛刺，主要产生在复合材料最上下表面的纤维铺层处[3-4]。因此，选择合适的加工参数和钻
型，能提高制孔质量，更容易达到制孔无撕裂的目标[5)。针对CFRP的特点，国内外研究人员通过对钻头结构进行设计和优化来提高制孔质量。VEL AYUDHAM和KRISHNAMURTHY[6】采用三种不同刃形的钻头进行了钻削试验，其中硬质合金三尖钻的孔的出、人口缺陷最小，由于特殊的三尖结构导致中心部分没有切削刃，相当于是一个点，确保了钻孔的定位。鲍永杰等(7]采用电镀金刚石钻头钻削C/E复
收稿日期：2015-11-17
基金项目：国家自然科学基金（51275168）、国家科技重大专项资助（2012ZX04003031)
作者简介：刘洋，1990年出生，硕士研究生，主要从事碳纤维复合材料制孔技术研究工作。E=mail；18711346265@163.com
54 — 万方数据
宇航材料工艺
http: // www. yhclgy. com
2016年第5期