針對(duì)鉆鉸锪復(fù)合刀具一體制孔過程,構(gòu)建瞬時(shí)切削力模型,為制孔切削力優(yōu)化、抑制CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)的制孔缺陷提供理論依據(jù)。將CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)鉆鉸锪一體制孔過程拆分為鉆削、鉸削、锪窩,基于CFRP與Al的細(xì)觀斜角切削模型,分別建立鉆削、鉸削、锪窩過程的動(dòng)態(tài)切削力(軸向力與扭矩)模型。根據(jù)切削特點(diǎn)及所處切削狀態(tài)對(duì)制孔過程進(jìn)行階段劃分,利用鉆削、鉸削以及锪窩的切削力模型,計(jì)算出相應(yīng)階段的切削力。根據(jù)工作前角數(shù)學(xué)模型,分別建立鉆削、鉸削、锪窩過程的前角均值、剪切角均值和摩擦角均值的數(shù)學(xué)模型,并且給出纖維方向角關(guān)于時(shí)間的變化模型�；诮佑|力學(xué)理論建立橫刃的切削力模型,最終形成CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)鉆鉸锪一體制孔刀具的瞬時(shí)切削力的模型。最后,搭建制孔試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行鉆鉸锪一體制孔試驗(yàn),驗(yàn)證瞬時(shí)切削力模型的正確性與可靠性。

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【部分圖文】：

圖1傳統(tǒng)制孔技術(shù)與一體制孔技術(shù)對(duì)比

機(jī)械科學(xué)與技術(shù)第35卷國(guó)防軍工新產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)中起到了不容忽視的作用［1-3］。但在航空領(lǐng)域，CFRP目前并不能完全取代鋁合金等金屬材料。因此，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了大量的CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)。制孔是飛機(jī)制造裝配中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的制孔加工是采用多把刀具分別實(shí)現(xiàn)鉆孔、鉸孔、锪窩等....

圖2鉆削示意圖

外很少有學(xué)者針對(duì)鉆鉸锪一體制孔切削力開展研究，但是對(duì)于相關(guān)內(nèi)容如CFRP與Al的細(xì)觀切削機(jī)理，以及宏觀鉆削、鉸削等切削力的建模已有大量研究者分別從試驗(yàn)觀測(cè)、解析建模以及有限元仿真等方面進(jìn)行了深入的分析［6-15］。1基于細(xì)觀模型的切削力解析建模1.1鉆削過程切削力解析建模主切削刃....

圖3鉸削示意圖

r(3)綜上，主切削刃所產(chǎn)生的軸向力與扭矩可表示為:Fcutting1=2∫badFcutting1M1=2∫badM{1(4)1.2鉸削過程切削力解析建模鉸削刃一般來說比較長(zhǎng)，但并非所有鉸削刃都參與切削。鉸削過程隨著刀具軸向進(jìn)給的增加，鉸削刃接觸到被加工材料，其長(zhǎng)度逐漸增加，當(dāng)....

圖4锪窩示意圖

dh所產(chǎn)生的軸向力與扭矩的表達(dá)式為:dFcutting2CFRP=dF'z2·sinηdM2CFRP=dF'z2·cosη·R2dFcutting2Al=dFt2·sinηdM2Al=dFt2·cosη·R2(7)式中R2為鉸削刃半徑。綜上，切削刃所產(chǎn)生的軸向力與扭矩可表示為Fc....

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