阶梯钻钻削CFRP锥形沉头孔实验研究

摘要

碳纤维增强复合材料(CFRP)被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域.CFRP零件经常通过螺栓与其它零件联接,但是由于CFRP层间强度低,在钻孔过程中容易产生分层、纤维拉出、基体损伤等缺陷.对于锥形沉头孔来说,其锥面加工质量更难保证.文章建立了锥形沉头孔的加工数学模型,研究了沉头锥面缺陷的形成机理;通过实验研究了CFRP锥形沉头孔的加工质量,分析了加工过程中的轴向力、温度的变化规律;采用扫描电镜分析了锥形沉头的孔壁表面特征.结果表明,在沉头锥面上CFRP在层间发生了严重的分层现象,在层内发生了明显的块状断裂,在孔壁锥面和直面过渡区发生了纤维撕裂.通过研究发现,通过改变主轴转速可以提高锥面和过渡区的加工质量.