碳纤维复合材料螺旋铣孔出口缺陷试验研究

现代飞机制造业中碳纤维增强复合材料(CFRP)的使用日益广泛,而螺旋铣孔是飞机制造装配中加工大孔径连接孔的一种新兴工艺。对于CFRP,螺旋铣孔的制孔质量显著高于钻孔,但孔出口处的毛刺与撕裂等缺陷仍不可避免。论文采用正交试验针对CFRP的螺旋铣孔进行研究,并采用直观分析法考察了切削参数、切削力和孔出口缺陷尺寸之间的关系。试验结果表明切削参数对切削力和撕裂宽度影响显著,对毛刺长度影响有限;撕裂宽度与轴向切削力的变化趋势一致;毛刺长度与切削力间未见直观联系。

刀具涂层和几何参数对钻削SiC/SiC的影响

为了研究SiC/SiC复合材料的加工性和在钻削过程中的切削力、刀具磨损和孔质量,使用整体硬质合金钻头和金刚石涂层的硬质合金钻头对SiC/SiC复合材料进行钻削试验,并设计正交试验对刀具的几何角度参数和钻削过程中的的切削力的关系进行分析,加工后观察刀具磨损和孔出口质量。结果表明:在低转速低进给条件下,金刚石涂层的硬质合金钻头适合加工SiC/SiC复合材料。在加工参数不变的条件下,对切削力影响最大的角度因素为螺旋角,其次是顶角,后角影响最小,并根据正交试验的结果得出一组最优刀具角度参数:顶角118°,螺旋角20°,后角16°。刀具的主要磨损形式是涂层脱落,孔出口缺陷的主要形式是毛刺和纤维拔出。

复合材料反向进给螺旋铣孔工艺研究

复合材料制孔在航空航天领域中的需求量很大,其中出口易产生分层、撕裂和毛刺等缺陷是目前面临的主要问题。针对出口缺陷的问题,提出了一种反向进给螺旋铣孔新工艺,设计了特殊形状的专用刀具,并分析了该工艺抑制分层的机制。针对金属/复合材料叠层结构件和单独复合材料构件的制孔需求,分别提出了相应的工艺方案,并通过试验验证了方案的可行性。在试验过程中,记录出口缺陷的产生和去除过程,并进行对比分析。结果表明,反向进给螺旋铣孔工艺可以有效抑制复合材料出口缺陷的形成,显著提高制孔质量。