·工程实践·
碳纤维复合材料方孔加工工艺
张鹏
杨柳？谭朝元！
杨志波
（1航天材料及工艺研究所，北京100076）(2北京宇航系统工程研究所，北京100076）
王割
文摘针对碳纤维复合材料大深度不贯通方孔提出了一种专用的加工工艺。通过试验对比，分析了磨削力、加工质量、刀具磨损、加工效率等因素。结果表明，先钻中心孔后磨削的方式适合于该方孔的加工。并对试验中出现的问题进行了工艺优化，初步解决了碳纤维复合材料大深度不贯通方孔的加工问题。
关键词复合材料，方孔，加工工艺，工艺优化
中图分类号：TG52
D0I;10.3969/j. issn. 10072330.2014.05.019
ProcessingTechnologyofSquareHoleInCarbonFiberReinforcedPlastics
ZHANG Peng'
TAN Chaoyuan'
YANGLiu?
YANG Zhibo'
WANGKai
(1Areospace Research Institute of Materials & Processing Technology,Beijing 100076)
(2 Beijing Institute of Astronauties System Engineering,Beijing 100076)
AbstractThis paper presents a new special technics for deep and blind square-hole machining on carbon fiber reinforced plastics ( CFRP) composite. Through contrasts between different experiments and considering grinding force, machining quality, tool wear and machining efficiency, the results indicate that the means of first drilling and then grinding is fit for the machining of square-hole. This paper also implements technics optimization according to the problems occurred during experiment. The problem of deep and blind square-hole machining on CFRP is preliminary solved.
Key wordsComposite, Square hole, Processing technology, Process optimization
0引言
随着碳纤维增强复合材料应用的日益广泛，对其进行机械加工的需求愈来愈多。在复合材料舱段对接过程中，通过机械加工多个大深度垂直端框不贯通方孔（方孔），再利用紧固件连接是一种新型的复合材料部段对接方式。该方式为紧固件的操作提供了必要的空间。国外研究主要集中在加工刀具和方式上，刀具的解决方案是基于金刚石涂层硬质合金钻和烧结金刚石刀具。例如聚晶金刚石钻头（PCD)具有很高的硬度和较好的耐磨性，在钻孔工艺上，国外很早就提出了高速制孔工艺，该工艺通过提高钻头旋转速度，以减少轴向力，防止钻孔过程中产生分层和
收稿日期：2014~0423
劈裂。在磨削方面，Hocheng等在碳纤维复合材料磨削试验的基础上，提出预测复合材料切削力的机械学模型，分析了切边、表面粗糙度和切削力的影响。H 等以单向碳纤维复合材料为研究对象，探讨了不同纤维方向下磨削力和表面质量的变化规律[1-3]。国内复合材料机械加工工艺研究尚不够深入[4]，已有研究成果应用于复合材料钻孔与端面和外圆加工。
本文提出了一种专用的复合材料方孔加工工艺，探讨了复合材料大深度干磨削用刀具及方法，对不同的加工方法进行了对比试验。考虑了磨削力、工件加工质量、刀具磨损、加工效率等因素，对加工工艺进行了优化，为解决复合材料舱段不贯通方孔的加工奠定
作者简介：张腾，1984年出生，硕士，主要从事复合材料加工、装配、虚拟制造等方面的研究。E-mail：zhangpeng@emails.bjut.edu.cn
80 万方数据
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2014年第5期