碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料（CFRP）和鈦合金由于各自優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于航空航天制造業(yè)中。其組成的疊層材料在裝配過程中通常需要通過螺栓進行連接,因此裝配孔的質(zhì)量直接影響飛機零部件的質(zhì)量和壽命。由于CFRP和鈦合金都屬于典型的難加工材料,在加工過程中刀具過快的磨損會導(dǎo)致制孔穩(wěn)定性和精度迅速下降,導(dǎo)致制孔質(zhì)量不合格。低頻軸向振動鉆削工藝是一種能有效保證疊層材料制孔效率和制孔質(zhì)量的工藝方法,并且與傳統(tǒng)鉆削工藝相比,改善了刀具磨損,提高了刀具的耐用度。本文以振動制孔技術(shù)作為主要研究對象,揭示了疊層材料制孔中刀具的磨損規(guī)律及主要磨損形式和磨損機理,分析了刀具磨損對制孔質(zhì)量的影響,并通過對比實驗分析了超硬刀具在振動鉆削疊層材料中的應(yīng)用前景。主要研究內(nèi)容如下:（1）結(jié)合振動鉆削原理,理論分析了刀具在振動鉆削下實際工作角度變化規(guī)律,設(shè)計振動與傳統(tǒng)加工對比實驗,明確了振動鉆削下刀具磨損形式及磨損機理。（2）結(jié)合刀具磨損規(guī)律,分析了振動與傳統(tǒng)兩種工藝下在鉆削力、制孔質(zhì)量、孔徑及形位公差方面的差異及原因,明確了振動鉆削在制孔質(zhì)量上的優(yōu)勢。（3）進行了PCD超硬刀具與硬質(zhì)合金刀具的對比實驗,并從鉆削力、鉆削... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

波音787上多種材料用量CFRP能夠良好地配合鈦合金的電位性能，有效地避免了兩種材料的電化學(xué)腐蝕，使得鈦

（a）軸向振動鉆削 （b）周向振動鉆削 （c）復(fù)合振動鉆削圖 2.1 振動鉆削實現(xiàn)方式由于在眾多的振動機構(gòu)中，以機械式的激振裝置最為可靠，且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，使用及維護也最為方便。實驗的振動裝置采用法國 MITIS 公司生產(chǎn)的振幅可調(diào)式振動刀柄，型號為PG-8040。其產(chǎn)生的振動為正弦波形低頻軸向振動，該刀柄產(chǎn)生振動的部件為一套波浪形的滾子軸承，其結(jié)構(gòu)形式與推力軸承相似，軸承環(huán)為波浪形，其中一個軸承環(huán)跟隨機床主軸轉(zhuǎn)動，而另一個軸承環(huán)固定，兩個波浪環(huán)產(chǎn)生的相對運動，使得被夾持的刀具產(chǎn)生軸向運動[58,59]。刀柄的頻轉(zhuǎn)比為固定的 2.5osc/r，即刀柄每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生 2.5 次周期性的軸向振動，振幅可調(diào)節(jié)范圍為 0~0.5mm。由于疊加在鉆頭軸向的振動呈正弦規(guī)律[58,59]，故在刀具鉆削過程中切削刃上任意一點的軸向位移方程為：sin(2 )60f v rnZ = Z + Z = f t +A ft（2-1）式中 Z 為刀具的實際軸向位移，Zf為每轉(zhuǎn)進給量產(chǎn)生的軸向位移，Zv為軸向振動產(chǎn)生的軸向位移，t 為鉆削時間，公式中的“-”用來表示進給方向與 Z 軸的負方向相同。由于鉆頭兩條切削刃的相位差為 π，因此其軸向位移會隨著周向角位移 變化，結(jié)合式 2

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文r，振幅 A=0.04mm，頻轉(zhuǎn)比ωf=f/n=2.5osc/r）兩條切削刃外緣點的運的相位差為 π）。在圖 2.2 可以看到，傳統(tǒng)鉆削的切厚為刀具每轉(zhuǎn)進給厚和兩條切削刃運動軌跡的相位差有關(guān)，而當(dāng)相位差不為零時，兩性變化，因此可以調(diào)整振動的參數(shù)使兩條切削刃的軌跡發(fā)生干涉以性變?yōu)榱悖援a(chǎn)生斷屑的效果[60]。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]CFRP/鈦合金疊層結(jié)構(gòu)振動鉆削試驗研究[D]. 張永升.南京航空航天大學(xué) 2017
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本文編號：3536133