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碳纤维增强复合材料钻孔加工表面影响层厚度研究

孙鸿洋 李皓 秦旭达 李士鹏 武卫洲 吴强 桂林景

孙鸿洋, 李皓, 秦旭达, 李士鹏, 武卫洲, 吴强, 桂林景. 碳纤维增强复合材料钻孔加工表面影响层厚度研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(1): 1-6. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180114
引用本文: 孙鸿洋, 李皓, 秦旭达, 李士鹏, 武卫洲, 吴强, 桂林景. 碳纤维增强复合材料钻孔加工表面影响层厚度研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(1): 1-6. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180114
Sun Hongyang, Li Hao, Qin Xuda, Li Shipeng, Wu Weizhou, Wu Qiang, Gui Linjing. Study on Influencing Depth of Surface in Drilling Process of Carbon Fiber Reinforced Plastic[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(1): 1-6. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180114
Citation: Sun Hongyang, Li Hao, Qin Xuda, Li Shipeng, Wu Weizhou, Wu Qiang, Gui Linjing. Study on Influencing Depth of Surface in Drilling Process of Carbon Fiber Reinforced Plastic[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(1): 1-6. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180114

碳纤维增强复合材料钻孔加工表面影响层厚度研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180114
基金项目: 

国家科技重大专项项目 2014ZX04001-081

详细信息
    作者简介:

    孙鸿洋(1993-), 硕士研究生, 研究方向为刀具涂层、难加工材料表面完整性, tjusunhongyang@163.com

    通讯作者:

    李皓, 讲师, 博士, haolitju@tju.edu.cn

  • 中图分类号: V258+.3

Study on Influencing Depth of Surface in Drilling Process of Carbon Fiber Reinforced Plastic

  • 摘要: 采用正交试验的方法,研究了钻孔过程中主轴转速、刀具进给速度、刀具磨损对碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)钻削表面影响层厚度的影响规律。结合不同的纤维切削角时复材切削机理,研究了不同纤维切削角对制孔表面影响层厚度的影响规律。结果表明:刀具磨损对表面影响层厚度影响最大,主轴转速次之,进给速度的影响最小;影响层厚度随刀具磨损的增大而增大,随主轴转速和进给速度的增大而减小;纤维切削角在90° < θ < 180°时,会产生严重的加工影响层,而在0 ≤ θ ≤ 90°时,不会产生明显的影响层。
  • 图  1  试验设备图

    图  2  纤维切削角

    图  3  各因素对轴向力的影响趋势

    图  4  各因素对扭矩的影响趋势

    图  5  CFRP钻削表面

    图  6  不同角度的影响层厚度情况(n=1 254 r/min, f=0.06 mm/r)

    图  7  不同纤维切削角θ下的切削机理

    图  8  各因素对影响层厚度的影响趋势

    图  9  各因素对影响层厚度影响极差图

    表  1  正交参数及测量结果表

    试验序号 主轴转速/
    (r·min-1)
    进给速度/
    (mm·r-1)
    刀具磨损/
    mm
    轴向力
    Fz/N
    扭矩Mz/
    (N·mm)
    影响层厚度Δh/
    μm
    1 502 0.06 0.14 75.66 117.08 351.67
    2 502 0.08 0.31 134.75 199.30 428.33
    3 502 0.10 0.46 141.03 209.13 303.89
    4 502 0.12 0.62 194.73 306.51 427.22
    5 752 0.06 0.46 130.60 209.34 364.44
    6 752 0.08 0.62 154.93 208.82 407.78
    7 752 0.10 0.14 130.16 113.21 345.83
    8 752 0.12 0.31 149.91 210.41 329.17
    9 1 003 0.06 0.62 140.30 186.40 386.94
    10 1 003 0.08 0.46 143.92 213.31 431.11
    11 1 003 0.10 0.31 142.81 207.76 271.39
    12 1 003 0.12 0.14 142.46 120.27 245.00
    13 1 254 0.06 0.31 132.52 184.76 349.72
    14 1 254 0.08 0.14 115.43 116.16 257.78
    15 1 254 0.10 0.62 178.97 199.93 371.39
    16 1 254 0.12 0.46 162.20 217.96 230.28
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  • 收稿日期:  2017-11-30
  • 刊出日期:  2019-01-05

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