碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（CFRP）和鈦合金由于各自優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于航空航天制造業(yè)中。其組成的疊層材料在裝配過(guò)程中通常需要通過(guò)螺栓進(jìn)行連接,因此裝配孔的質(zhì)量直接影響飛機(jī)零部件的質(zhì)量和壽命。由于CFRP和鈦合金都屬于典型的難加工材料,在加工過(guò)程中刀具過(guò)快的磨損會(huì)導(dǎo)致制孔穩(wěn)定性和精度迅速下降,導(dǎo)致制孔質(zhì)量不合格。低頻軸向振動(dòng)鉆削工藝是一種能有效保證疊層材料制孔效率和制孔質(zhì)量的工藝方法,并且與傳統(tǒng)鉆削工藝相比,改善了刀具磨損,提高了刀具的耐用度。本文以振動(dòng)制孔技術(shù)作為主要研究對(duì)象,揭示了疊層材料制孔中刀具的磨損規(guī)律及主要磨損形式和磨損機(jī)理,分析了刀具磨損對(duì)制孔質(zhì)量的影響,并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析了超硬刀具在振動(dòng)鉆削疊層材料中的應(yīng)用前景。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）結(jié)合振動(dòng)鉆削原理,理論分析了刀具在振動(dòng)鉆削下實(shí)際工作角度變化規(guī)律,設(shè)計(jì)振動(dòng)與傳統(tǒng)加工對(duì)比實(shí)驗(yàn),明確了振動(dòng)鉆削下刀具磨損形式及磨損機(jī)理。（2）結(jié)合刀具磨損規(guī)律,分析了振動(dòng)與傳統(tǒng)兩種工藝下在鉆削力、制孔質(zhì)量、孔徑及形位公差方面的差異及原因,明確了振動(dòng)鉆削在制孔質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)。（3）進(jìn)行了PCD超硬刀具與硬質(zhì)合金刀具的對(duì)比實(shí)驗(yàn),并從鉆削力、鉆削... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

波音787上多種材料用量CFRP能夠良好地配合鈦合金的電位性能，有效地避免了兩種材料的電化學(xué)腐蝕，使得鈦

（a）軸向振動(dòng)鉆削 （b）周向振動(dòng)鉆削 （c）復(fù)合振動(dòng)鉆削圖 2.1 振動(dòng)鉆削實(shí)現(xiàn)方式由于在眾多的振動(dòng)機(jī)構(gòu)中，以機(jī)械式的激振裝置最為可靠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，使用及維護(hù)也最為方便。實(shí)驗(yàn)的振動(dòng)裝置采用法國(guó) MITIS 公司生產(chǎn)的振幅可調(diào)式振動(dòng)刀柄，型號(hào)為PG-8040。其產(chǎn)生的振動(dòng)為正弦波形低頻軸向振動(dòng)，該刀柄產(chǎn)生振動(dòng)的部件為一套波浪形的滾子軸承，其結(jié)構(gòu)形式與推力軸承相似，軸承環(huán)為波浪形，其中一個(gè)軸承環(huán)跟隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而另一個(gè)軸承環(huán)固定，兩個(gè)波浪環(huán)產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得被夾持的刀具產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)[58,59]。刀柄的頻轉(zhuǎn)比為固定的 2.5osc/r，即刀柄每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生 2.5 次周期性的軸向振動(dòng)，振幅可調(diào)節(jié)范圍為 0~0.5mm。由于疊加在鉆頭軸向的振動(dòng)呈正弦規(guī)律[58,59]，故在刀具鉆削過(guò)程中切削刃上任意一點(diǎn)的軸向位移方程為：sin(2 )60f v rnZ = Z + Z = f t +A ft（2-1）式中 Z 為刀具的實(shí)際軸向位移，Zf為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量產(chǎn)生的軸向位移，Zv為軸向振動(dòng)產(chǎn)生的軸向位移，t 為鉆削時(shí)間，公式中的“-”用來(lái)表示進(jìn)給方向與 Z 軸的負(fù)方向相同。由于鉆頭兩條切削刃的相位差為 π，因此其軸向位移會(huì)隨著周向角位移 變化，結(jié)合式 2

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文r，振幅 A=0.04mm，頻轉(zhuǎn)比ωf=f/n=2.5osc/r）兩條切削刃外緣點(diǎn)的運(yùn)的相位差為 π）。在圖 2.2 可以看到，傳統(tǒng)鉆削的切厚為刀具每轉(zhuǎn)進(jìn)給厚和兩條切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡的相位差有關(guān)，而當(dāng)相位差不為零時(shí)，兩性變化，因此可以調(diào)整振動(dòng)的參數(shù)使兩條切削刃的軌跡發(fā)生干涉以性變?yōu)榱悖援a(chǎn)生斷屑的效果[60]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3536133