论文部分内容阅读
碳纤维/环氧树脂(Carbon/epoxy, C/E)复合材料具有优异的性能,广泛用于制造飞行器结构件。在加工C/E复合材料连接孔过程中容易出现分层、撕裂等加工缺陷,切削力过大、切削温度过高是导致加工缺陷的主要原因之一。螺旋铣孔作为航空制造领域新的制孔技术,加工C/E复合材料时表现出许多优于传统钻孔方法的特点,受到广泛关注。本文针对C/E复合材料开展了螺旋铣孔切削力、切削温度等方面的研究。论文主要内容如下:螺旋铣孔切削力模型。基于螺旋铣孔运动学原理,分析了螺旋铣孔加工特点及未变形切屑形状。螺旋铣孔加工过程中刀具周刃和端刃同时参与切削,且二者切削形式不同,分别对刀具周刃和端刃进行了切削力建模。对比了不同切削力建模方法,结合螺旋铣孔的加工特点和C/E复合材料结构特性,基于机械铣削力模型和钻削力模型,建立了螺旋铣孔切削力模型。C/E复合材料螺旋铣孔切削力模型及分析。针对实验采用的刀具设计了切削力系数标定实验,采用铣槽的方案对周刃切削力系数进行了标定,采用钻孔的方案对端刃切削力系数进行了标定,获得了C/E复合材料螺旋铣孔切削力模型,并进行了实验验证。根据标定后的切削力模型,分析了不同加工参数下单个周刃的切削力变化规律。根据不同加工参数对周刃切削力在工件坐标系中分量的影响,从理论和实验的角度定性分析了周刃加工参数对孔径的影响规律。C/E复合材料螺旋铣孔出口温度研究。采用专用加工装备开展了C/E复合材料制孔试验,利用红外热像仪实时监测切削温度,分析了螺旋铣孔加工参数对切削温度的影响规律。根据螺旋铣孔运动学规律和切削原理,从未变形切屑形状特点入手分析了螺旋铣孔切削温度的来源和影响因素。研究结果可对深入理解螺旋铣孔加工机理、制定合理的螺旋铣孔加工工艺提供依据。