大厚度碳纤维复合材料变参数制孔工艺研究

大厚度碳纤维复合材料(CFRP)在大型飞机构件上应用广泛,经常需要对其进行大量的深孔加工.采用固定钻削参数加工工艺会导致钻削过程中热量严重累积,树脂高温软化,进而引起材料性能下降,严重影响制孔质量.因此为确定合适的加工工艺参数,研究深孔钻削过程中不同区段工艺对质量的影响,先对大厚度复合材料板钻削加工区段进行了划分,通过实验分析研究钻削过程中不同钻削阶段的热力学特性,得出了不同钻削阶段合适的钻削参数.在此基础上,以加工质量和效率为目标,提出一种分阶段变参数钻削大厚度复合材料板工艺方法,发现采用此种方法可以降低钻削过程产热以及出口位置轴向力,同时保证出口质量和孔壁质量,提高加工效率,是一种有效的新型加工工艺方案.

Al/CFRP叠层结构低频振动辅助钻削工艺研究

在低频振动辅助Al/CFRP叠层结构配钻过程中,低频振动对复合材料的去除作用不明,难以同时保证Al和CFRP加工质量。针对这一问题,从理论角度对振动条件下刀具钻削过程中位置的变化规律进行了分析,并基于此讨论了低频振动对Al/CFRP叠层构件Al入口、CFRP出口和二者孔壁材料去除和加工质量的影响;进一步研究了低频振动工艺参数对加工质量的影响,搭建了包含低频振动刀柄的低频振动制孔实验平台,使用能够抑制CFRP出口损伤的刀具,进行了不同振幅下的低频振动辅助钻削实验。研究结果表明:低频振动能够有效地实现铝合金断屑,避免了长切屑对入口和铝合金孔壁的刮擦,提高了上层铝合金的加工质量;但低频振动的引入在一定程度上会增大钻削过程中的最大轴向力,同时过大的振幅会加剧中下层CFRP出口的撕裂损伤,并降低CFRP孔壁的加工质量。