钎焊金刚石套料钻钻削CFRP的加工质量研究

摘要

受限于现有制孔刀具技术的发展水平，工具寿命短、加工效率低、加工质量难以保证是目前以碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics-CFRP）为代表的高性能难加工材料钻削加工的常见问题。为此，本文依据“依材制刀”的思想开展了金刚石磨粒有序排布的钎焊金刚石套料钻研制工作，将其应用于钻削3234/G803PV型CFRP层合板的试验研究，分析了加工工艺对加工质量的影响。本文研究成果可为CFRP层合板的“低缺陷”钻削加工提供工具与工艺参数支持。
　　本文完成的主要研究工作如下：
　　（1）通过使用钎焊金刚石套料钻对CFRP层合板的钻削试验，研究了金刚石磨粒排布方式和钻削工艺参数对制孔的出口质量、直径尺寸和孔壁粗糙度的影响规律，优化了刀具结构形式、磨粒排布方式和钻削工艺参数，实现了CFRP层合板高精度的“低缺陷”加工。
　　（2）针对钎焊金刚石套料钻钻削CFRP层合板，设计了测量钻削出口温度的试验装置，研究了金刚石磨粒排布方式和钻削工艺参数对钻孔出口温度的影响规律，得到了磨粒间距、磨粒粒径、进给速度和主轴转速对钻削出口温度的经验公式，优化了磨粒排布与工艺参数以降低CFRP层合板的钻削温度。
　　（3）使用ANSYS软件建立了CFRP层合板钻削加工的温度场仿真模型，对不同磨粒间距、磨粒粒径、进给速度和主轴转速下CFRP层合板的钻削出口温度场进行了仿真分析，通过试验验证了模型的准确性。在此基础上，对钻削出口温度场引起的制孔直径尺寸的热变形进行了仿真分析。

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第一章 绪论

1.1 钻削CFRP制孔的研究现状

1.2 钎焊金刚石套料钻的加工性能及特点

1.3 有限元在CFRP温度场中的应用

1.4 本文的研究思路

1.5 本文拟开展的主要工作

第二章 钎焊金刚石套料钻钻削CFRP的加工质量

2.1 试验条件

2.2 钻削CFRP的出口质量

2.3 钻削CFRP的制孔直径尺寸

2.4 钻削CFRP的孔壁粗糙度

2.5 本章小结

第三章 钎焊金刚石套料钻钻削CFRP的出口温度

3.1 试验条件

3.2 磨粒间距对出口温度的影响

3.3 磨粒粒径对出口温度的影响

3.4 进给速度与主轴转速对出口温度的影响

3.5 出口最高温度的经验公式

3.6 本章小结

第四章 钻削CFRP的出口温度场仿真

4.1 钻削CFRP温度场仿真模型的建立

4.2 钻削CFRP出口温度场的数值仿真与结果分析

4.3 CFRP制孔直径的热变形仿真与结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文