碳纖維增強復(fù)合材料/鈦合金疊層變參數(shù)鉆削試驗
發(fā)布時間：2021-01-21 13:39
針對碳纖維增強復(fù)合材料/鈦合金疊層的難加工材料鉆削機理開展研究�；跀嘈脊に嚰庸し椒ㄔO(shè)計鉆削試驗并通過對切削過程進行在線監(jiān)測,驗證斷屑工藝疊層鉆削相對于連續(xù)疊層鉆削的可行性及有效性。試驗結(jié)果表明:斷屑工藝有效改善了復(fù)合材料及鈦合金的孔壁表面質(zhì)量,并較好地提高了疊層鉆削加工質(zhì)量,但對鉆削中的其他測量參數(shù)并無顯著影響。
【文章來源】：機械設(shè)計與研究. 2017,33(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
德馬吉DMU50加工中心顯微照片并進行測量
工一定深度(1mm)后快速(以機床最大進給速度)向上抬刀一定高度(2mm)的高度，使主切削刃與鈦合金脫離，利于切屑的斷屑和排出及刀具散熱，但在鉆頭剛與鈦合金接觸時，為使切削能夠穩(wěn)定，鉆頭應(yīng)全部鉆入鈦合金板后再上抬，故第一次鉆削深度為2mm;當(dāng)鉆孔深度達到3mm后，為保證鈦合金板出口處質(zhì)量，最后1mm的上刀量要超過刀具頂尖高度直至全部鉆透(主切削刃完全脫離鈦合金2mm至3mm)。試驗中測力儀固定在加工中心的工作臺上，通過電纜線將測力儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行連接，工件材料通過平口鉗固定在測力儀上。試驗系統(tǒng)及夾具如圖2所示�！鴪D2鉆削試驗臺及夾具圖示1．3試驗參數(shù)及測量試驗采用的鉆削工藝參數(shù)是基于適應(yīng)于復(fù)合材料及鈦合金的工藝參數(shù)范圍及實際單層鉆削試驗的加工質(zhì)量而確定。共進行16組，參數(shù)如表1所示。為降低偶然誤差對試驗結(jié)果的影響，故每組試驗均進行3次重復(fù)性試驗，選取其中測量結(jié)果的平均值及各測量結(jié)果的平均偏差作為該組試驗的最終結(jié)果進行分析。表1碳纖維復(fù)合材料/鈦合金疊層變參數(shù)鉆削試驗參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速/(r·min－1)(CFＲP/Ti)進給速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷卻方式:干式空氣冷卻。試驗測量值:一、復(fù)合材料及鈦合金鉆削軸向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、復(fù)合材料出口分層因子λ及鈦合金出口毛刺高度。為了便于對分層缺陷進行數(shù)值表征，同時也為方便不同孔直徑復(fù)合材料出口質(zhì)量的比較，采用一維無量綱分層因子λ對分層缺陷進行表征，其定義為鉆削產(chǎn)生分層以孔的中心為圓心圓的最大直徑與鉆削孔的直徑之差與鉆削孔直徑之比［2］，如式(1)所示，原理如圖3所示，上述方法簡單、直觀且便于測量。λ=Dm
速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷卻方式:干式空氣冷卻。試驗測量值:一、復(fù)合材料及鈦合金鉆削軸向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、復(fù)合材料出口分層因子λ及鈦合金出口毛刺高度。為了便于對分層缺陷進行數(shù)值表征，同時也為方便不同孔直徑復(fù)合材料出口質(zhì)量的比較，采用一維無量綱分層因子λ對分層缺陷進行表征，其定義為鉆削產(chǎn)生分層以孔的中心為圓心圓的最大直徑與鉆削孔的直徑之差與鉆削孔直徑之比［2］，如式(1)所示，原理如圖3所示，上述方法簡單、直觀且便于測量。λ=Dmax－DnomDnom(1)▲圖3碳纖維復(fù)合材料分層因子的定義采用Digimizer軟件測量分層因子λ，該軟件為是一款可以對圖像進行測量分析的軟件。可對圖像內(nèi)容進行手工精確測量，進行自動對象識別;針對分層因子λ測量如圖4中左圖所示，通過讀取圖中文本信息框中圓的半徑即可對分層因子λ進行計算，因分層因子λ為半徑之比，故可忽略圖中的放大倍率。第1期王振國等:碳纖維增強復(fù)合材料/鈦合金疊層變參數(shù)鉆削試驗研究115
【參考文獻】：
期刊論文
[1]航空疊層材料制孔技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]. 李春奇,殷俊,傅玉燦,陳燕,楊浩駿. 機械制造與自動化. 2015(03)
[2]碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料制孔技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 陳燕,葛恩德,傅玉燦,蘇宏華,徐九華. 復(fù)合材料學(xué)報. 2015(02)
[3]階躍式多元變參數(shù)振動鉆削疊層復(fù)合材料的加工精度[J]. 李自軍,洪邁生,王立江,趙宏偉,蘇恒,魏元雷. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2002(08)
[4]疊層材料變參數(shù)振動鉆削模型與實驗研究[J]. 臧雪柏,趙宏偉,于繁華,王立江. 吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報. 2001(04)
本文編號：2991266
【文章來源】：機械設(shè)計與研究. 2017,33(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
德馬吉DMU50加工中心顯微照片并進行測量
工一定深度(1mm)后快速(以機床最大進給速度)向上抬刀一定高度(2mm)的高度，使主切削刃與鈦合金脫離，利于切屑的斷屑和排出及刀具散熱，但在鉆頭剛與鈦合金接觸時，為使切削能夠穩(wěn)定，鉆頭應(yīng)全部鉆入鈦合金板后再上抬，故第一次鉆削深度為2mm;當(dāng)鉆孔深度達到3mm后，為保證鈦合金板出口處質(zhì)量，最后1mm的上刀量要超過刀具頂尖高度直至全部鉆透(主切削刃完全脫離鈦合金2mm至3mm)。試驗中測力儀固定在加工中心的工作臺上，通過電纜線將測力儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行連接，工件材料通過平口鉗固定在測力儀上。試驗系統(tǒng)及夾具如圖2所示�！鴪D2鉆削試驗臺及夾具圖示1．3試驗參數(shù)及測量試驗采用的鉆削工藝參數(shù)是基于適應(yīng)于復(fù)合材料及鈦合金的工藝參數(shù)范圍及實際單層鉆削試驗的加工質(zhì)量而確定。共進行16組，參數(shù)如表1所示。為降低偶然誤差對試驗結(jié)果的影響，故每組試驗均進行3次重復(fù)性試驗，選取其中測量結(jié)果的平均值及各測量結(jié)果的平均偏差作為該組試驗的最終結(jié)果進行分析。表1碳纖維復(fù)合材料/鈦合金疊層變參數(shù)鉆削試驗參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速/(r·min－1)(CFＲP/Ti)進給速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷卻方式:干式空氣冷卻。試驗測量值:一、復(fù)合材料及鈦合金鉆削軸向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、復(fù)合材料出口分層因子λ及鈦合金出口毛刺高度。為了便于對分層缺陷進行數(shù)值表征，同時也為方便不同孔直徑復(fù)合材料出口質(zhì)量的比較，采用一維無量綱分層因子λ對分層缺陷進行表征，其定義為鉆削產(chǎn)生分層以孔的中心為圓心圓的最大直徑與鉆削孔的直徑之差與鉆削孔直徑之比［2］，如式(1)所示，原理如圖3所示，上述方法簡單、直觀且便于測量。λ=Dm
速度/(mm·min－1)(CFＲP/Ti)8500/150，8500/200，9000/150，9000/20025/10，30/10，25/15，30/15冷卻方式:干式空氣冷卻。試驗測量值:一、復(fù)合材料及鈦合金鉆削軸向力及扭矩;二、加工孔壁表面粗糙度Ｒa;三、復(fù)合材料出口分層因子λ及鈦合金出口毛刺高度。為了便于對分層缺陷進行數(shù)值表征，同時也為方便不同孔直徑復(fù)合材料出口質(zhì)量的比較，采用一維無量綱分層因子λ對分層缺陷進行表征，其定義為鉆削產(chǎn)生分層以孔的中心為圓心圓的最大直徑與鉆削孔的直徑之差與鉆削孔直徑之比［2］，如式(1)所示，原理如圖3所示，上述方法簡單、直觀且便于測量。λ=Dmax－DnomDnom(1)▲圖3碳纖維復(fù)合材料分層因子的定義采用Digimizer軟件測量分層因子λ，該軟件為是一款可以對圖像進行測量分析的軟件。可對圖像內(nèi)容進行手工精確測量，進行自動對象識別;針對分層因子λ測量如圖4中左圖所示，通過讀取圖中文本信息框中圓的半徑即可對分層因子λ進行計算，因分層因子λ為半徑之比，故可忽略圖中的放大倍率。第1期王振國等:碳纖維增強復(fù)合材料/鈦合金疊層變參數(shù)鉆削試驗研究115
【參考文獻】：
期刊論文
[1]航空疊層材料制孔技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]. 李春奇,殷俊,傅玉燦,陳燕,楊浩駿. 機械制造與自動化. 2015(03)
[2]碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料制孔技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 陳燕,葛恩德,傅玉燦,蘇宏華,徐九華. 復(fù)合材料學(xué)報. 2015(02)
[3]階躍式多元變參數(shù)振動鉆削疊層復(fù)合材料的加工精度[J]. 李自軍,洪邁生,王立江,趙宏偉,蘇恒,魏元雷. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2002(08)
[4]疊層材料變參數(shù)振動鉆削模型與實驗研究[J]. 臧雪柏,趙宏偉,于繁華,王立江. 吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報. 2001(04)
本文編號：2991266
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