碳纤维复合材料高速钻削参数研究

论文摘要

本课题来源于国家科技部某项国家科技支撑计划项目一个子课题“航空碳纤维复合材料切削参数优化研究”,作为此子课题的一部分,本课题为碳纤维复合材料在高速钻削加工中优选加工工艺参数,减少刀具磨损、改善工件表面粗糙度提供良好的基础性数据和分析方法。鉴于在碳纤维复合材料的高速钻削加工研究中,改进实验及其数据处理方法,总结出正确的经验公式已成为目前碳纤维复合材料的理论研究和应用研究所面临的一项亟待解决的问题,本文对碳纤维复合材料采用φ=5mm硬质合金麻花钻和硬质合金空心钻,进行了高速钻削实验。在转速n取(10000,12000, 14000,16000和18000)r／min,进给速度vf取(50,80和120)mm／min的条件下,对轴向力、扭矩和钻削温度各取得15个试验数据。对所得实验数据进行二元非线性回归分析,得到两种钻头高速钻削的轴向力、扭矩和钻削温度以钻头转速、进给速度为二元自变量的经验公式及其方差,还转化为以钻头转速和进给量为二元自变量的经验公式；为了获得可以文字表述的经验规律,我们还从二元经验公式约化出一系列一元经验公式,从所得公式总结出若干有意义的经验规律；并对两种钻头进行了比较,指出其经验规律的异同之点。这些结果确实能够为碳纤维复合材料高速钻削的参数优化、减少刀具磨损、改善工件表面粗糙度提供坚实的基础,也为理论模型的改进起到启发作用。此外,从不同转速所得五个孔的照片,可以看出,孔壁表面存在一些分层现象,孔的入口存在一些裂纹和缺陷,但是比低速钻孔的效果好很多。这方面的进一步研究,有待本课题组今后的继续努力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义概要
• 1.2 碳纤维复合材料的特点及其应用
• 1.3 碳纤维复合材料钻削加工国内外研究述评
• 1.3.1 碳纤维复合材料传统切削加工方式研究述评
• 1.3.2 碳纤维复合材料高速钻削加工方式研究述评
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 实验工作
• 2.1 实验设备
• 2.2 实验系统
• 2.3 实验参数及实验方案
• 2.3.1 实验参数
• 2.3.2 实验方案
• 2.4 实验结果
• 2.4.1 普通硬质合金钻头钻削
• 2.4.2 硬质合金空心钻头钻削
• 第三章 钻削力回归分析
• 3.1 轴向力分析
• 3.1.1 硬质合金麻花钻
• 3.1.2 硬质合金空心钻
• 3.1.3 两种钻头比较
• 3.1.4 结论
• 3.2 扭矩分析
• 3.2.1 硬质合金麻花钻
• 3.2.2 硬质合金空心钻
• 3.2.3 两种钻头比较
• 3.2.4 结论
• 第四章 温度回归分析
• 4.1 硬质合金麻花钻
• f为自变量'>4.1.1 以转速n和进给速度v_f为自变量
• 4.1.2 以转速n和进给量f为自变量
• 4.2 硬质合金空心钻
• f为自变量'>4.2.1 以转速n和进给速度v_f为自变量
• 4.2.2 以转速n和进给量f为自变量
• 4.3 两种钻头比较
• 4.4 结论
• 第五章 微观裂纹简单定性观察
• 5.1 实验方案
• 5.2 观察到的实验现象
• 5.3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间研究成果