碳纤维增强复合材料钻孔加工中刀具磨损试验研究

碳纤维增强复合材料属于典型的难加工材料。钻孔加工过程中,钻头磨损严重,影响CFRP的表面质量,降低加工效率,需要降低钻孔过程中刀具的磨损。通过使用2种不同材质的钻头钻削CFRP,研究钻头材质对刀具磨损值、钻削轴向力的影响,得到:钻头主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损、崩刃;PCD钻头的加工效率和耐磨性远高于硬质合金钻头。     

加工耐热不锈钢小钻头

我厂三十六车间加工4Cr14Ni14W2Mo零件φ3_(-0.06)~( 0.12)毫米小孔,过去一直采用日本进口的SKH9(相当于我国国产W6Mo5Cr4V2)钻头,后因进口供应不足,采用了国产W18Cr4V通用钻头,使用中发现寿命低,消耗量大,易折断,一次刃磨只能加工2～3个孔,严重的影响了生产。在毛主席关于独立自主、自力更生的教导指引下,工具试验室与五十三、三十六车间协作,在一一一厂工具车间支援下,打破洋框框,经过反复试验,采用国产材料制成了新结构小钻头,性能良好,质量稳定,基本满足了生产需要。现将试制情况介绍如     

不同冷却下运载火箭叠层厚板高速制孔试验

运载火箭在装配过程中大量采用钻铆工艺,使得钻孔效率和质量成为影响装配工艺的重要因素。针对当前厚度大于10mm的运载火箭铝合金叠层板在高速制孔加工过程中存在的钻头折断、噪音、毛刺等问题,开展了冷却条件对运载火箭叠层厚板钻孔影响的试验研究。采用压电晶体测力仪测量切削力,采用轮廓投影仪测量孔径,采用超景深体视显微镜进行毛刺观测,从孔径、毛刺和切削力等方面分析无冷却、空气冷却和液氮冷却3种冷却条件对制孔的影响。结果表明:空气冷却条件下,钻孔数量最多,且能够满足制孔精度和毛刺方面的要求;无冷却条件下的钻削力最大,液氮冷却条件下的钻削力最小;钻头折断前并没有发生明显的刀具磨损,钻头的突然折断是由高温粘屑所引起的。     

加工轻合金的先进钻头

在轻合金上钻孔往往是相当困难的,这主要因为它粘性大、在钻削时会在钻头前刃面上粘结硬化。因而,为了提高钻孔效率并保证足够的表面光洁度和几何参数要求,确定适当的钻头结构有着重要的意义。苏联左比雪夫工艺研究所研制了一种用于轻合金加工的先进钻头(见图1),它具有大螺旋角(ω>30°)和宽排屑槽(槽宽大于刃宽的两倍)的特点。铣制这种钻头排屑槽的铣刀齿形是普通的圆弧截形,但钻头的前刃面却是用特殊的     

三种钻头钻削CFRP的制孔损伤对比

采用二刃双锋角钻头、三刃双锋角钻头和圆弧形钻头在不同加工参数下钻削CFRP,对比分析了孔入出口质量(入口损伤、毛刺和出口撕裂),并采用毛刺存在角度来衡量毛刺的多少。结果表明:随着进给量的增大毛刺存在的角度(范围)α先减小后增大;综合考虑孔入口和出口质量(毛刺和撕裂因子),三刃双锋角钻头最适合钻CFRP。     

双锋角钻头钻削碳纤维增强树脂基复合材料钻孔缺陷的研究

针对碳纤维复合材料钻孔时易产生撕裂、毛刺等缺陷的特点,采用双锋角钻头为研究对象,从横刃、第一主切削刃和第二主切削刃对孔入、出口缺陷的影响和加工参数对撕裂因子的影响规律等方面分析双锋角钻头钻孔特点,并与普通麻花钻进行对比。结果表明:在相同的加工参数下,双锋角钻头双主切削刃加工特点降低了入、出口钻削轴向力,有效抑制了入、出口撕裂、毛刺等缺陷产生,更适合于钻削碳纤维复合材料。主轴转速增大有利于减小撕裂因子,随着进给速度的增加撕裂因子呈增大的趋势。采用多元线性回归方法建立了试验两种钻头钻孔入、出口的撕裂因子与加工参数之间的回归预测模型。     

高速钻削碳纤维复合材料钻削力的研究

对能有效提高碳纤维复合材料钻孔质量的高速钻削的钻削力进行了试验研究,发现钻头转速、进给速度、进给量和钻头直径的变化对钻削力(轴向力和扭矩)有明显的影响.切削速度、进给速度之比v/vf=3 000～4 000是其对钻削力产生影响的门槛值,这一门槛值对生产中选定钻削切削速度和进给速度具有实际参考价值.     

山特维克可乐满CoroPak12.1春季新品

市场上切削速度最快的整体硬质合金钻头——CoroDrill860该钻头非常适合于常规钻孔、钻倒角孔、倾斜表面钻孔、钻交叉孔、钻叠板以及凹凸表面钻孔等。在高切削参数下加工各种钢件材料时切屑控制都非常出色,保证了钻削的高效安全。     

TC4钛合金钻削加工工艺参数研究

针对典型TC4钛合金材料进行了钻孔试验,分析了切削钻头材质、钻头锋角对钻孔质量的影响,并采用正交试验对钻削加工工艺参数进行选择,结果表明采用适当的钻头材质及相关工艺参数可降低钻削孔径毛刺,提高制孔质量。     

刀具材料对运载火箭叠层厚板高速制孔影响的实验研究

针对当前厚度大于10mm的运载火箭铝合金叠层板在高速制孔过程中存在的钻头折断、噪音、毛刺等问题,开展了刀具材料对运载火箭叠层厚板钻孔影响的实验研究。从孔径、毛刺和切削力等方面分析含钴高速钢、硬质合金和涂层硬质合金3种刀具材料对制孔的影响。结果表明:相比于硬质合金钻头,含钴高速钢麻花钻尽管钻削力较高,但具有钻孔数量多、产生的毛刺高度小、出入口较为光整、细小毛刺少、刀具发生磨损而不断裂等优点,因此,更适合进行2219铝合金叠层厚板的制孔。     

碳纤维增强复合材料新钻型结构设计及其对比试验

在碳纤维增强复合材料(CFRP)制孔过程中,易产生毛刺、分层等制孔缺陷,而钻头结构是影响制孔缺陷形成的关键因素。对此,在原有钻型基础上设计了两种新钻型,研究了原有钻型和两种新设计钻型的钻削轴向力和制孔效果。结果表明,在相同钻削工艺参数下,原有钻型"V型"刃的修除阶段的轴向力归零速度最大,新设计的燕尾开槽钻型的最小,这与制孔缺陷的变化规律基本一致,轴向力归零速度与制孔缺陷具有较好的映射关系;3种钻型均能有效减少毛刺,与原有钻型相比,新设计的两种钻型均能更好的去除毛刺和降低制孔缺陷;原有钻型的制孔缺陷以撕裂为主,新设计的开槽新钻型和燕尾开槽新钻型则以分层缺陷为主。据此可为CFRP制孔的刀具结构设计提供新的设计思路。     

六座标数控钻头刃磨机通过验收

由北京航空航天大学和北京航空工艺研究所共同研制的CNC—6DG型六座标数控钻头刃磨机样机,于6月23日～24日在部飞机机械连接研究系统组织召开评审、验收会上通过验收。 与会代表认为:这台数控钻头刃磨机设计方案及原理都是正确的。从自动刃磨出的三尖两刃式的钻尖,在钻制凯拉与碳纤维混杂的复合材料中,制孔质量取得明显效果,配上不同程序,可以磨出各种钻尖形状。会议认为,这台设备的研制成功不仅使     

小孔深孔加工

我厂产品有个零件,如图1所示。需加工直径3毫米,深115毫米的小孔4个和直径3毫米,深95毫米的小孔1个。过去在普通钻床上钻孔,不仅劳动强度大,钻头容易折断,尤其是孔容易引偏,超出公差要求,造成小孔和工件内壁串透。因而废品达7～10%。我们用普通车床改装了一台深孔钻,仍然采用了普通的麻花钻,但是增加了电子扭矩保护装置来控制     

钛合金Tc9钻削试验

TC9钛合金(盘料)钻削试验在立式钻床Z535上进行,采用组合夹具,电解润滑冷却液,钻头采用了φ5、φ8、φ12、φ16四种规格,W18Cr4V、W6MoSCr4V2A1(M2A1)、W2Mo9Cr4VCo8(M42)等三种材料,分别以三种速度,三种走刀量搭配进行,共钻削近5000孔。 本钻削试验方法:采用各种用量搭配,每钻10个孔测量一次钻头磨损和孔径大小,直至达到磨钝标准(Δh): 1.测量部位:在钻头最外缘处,图1所示。     

使用钻模钻孔零件孔间距检验方法的讨论

由于在一般坐标镗床上加工钻模板所能达到孔间距公差的经济精度为±0.01毫米,而钻模板之孔间距公差,在钻模设计时,根据经验约取零件对应孔间距公差的1/3～1/2。因此,对于按直角坐标(或极坐标)标注孔位的零件,当其孔间距(或经极—直坐标转换后的孔间距)公差≥±0.05毫米时,各厂广泛采用钻模钻孔。这里试就使用钻模钻孔零件孔间距的检验方法作一些不成熟的讨论。     

斜面上小孔的钻削加工

机械制造业中,在斜面上加工小孔的工件是不少的,如图1、2、3、所示的就是常见的几个例子。图示的工件其孔径为φ1.2～φ2,孔径公差为0.04～0.16,位置公差亦只有0.2,材料为耐热不锈钢。在斜面上钻孔与平面上不一样。由于被加工面是一个斜面,故钻头在刚接触到工件时呈单刃切削状态,工件给钻头的切削刃一个径向推力。在这个力的作用下,钻头就会在加工表面上产生滑移,使孔的形     

三种钻头钻削CFRP轴向力的时变曲线及预测

采用二刃、三刃双锋角钻头和圆弧形钻头钻削CFRP单向板,研究钻削过程中轴向力时变曲线的特征,并探索用预测轴向力时变曲线上的关键拐点的方法来构建预测轴向力时变曲线模型。结果表明:三刃双锋角钻头的轴向力时变曲线最为稳定,钻削过程最为稳定;轴向力最大的是三刃双锋角钻头,其次是圆弧形钻头,最小的是二刃双锋角钻头,说明二刃双锋角钻头适合钻削CFRP;用预测轴向力时变曲线上的关键拐点的方法构建的轴向力时变曲线可以很好地预测双锋角钻头轴向力时变曲线。     

航空碳纤维复合材料构件无缺陷制孔方法的研究

电镀金刚石钻头切削原理和普通的钻头不同,电镀金刚石钻头钻孔的本质为"以磨代钻",制孔时每一个磨粒的运动轨迹是螺旋线。刀具端面上的磨粒为主切削部分,这些磨粒大多数是负前角,一个具有很大负前角的切削刃以很高的速度切入复合材料表面,磨粒切削刃和纤维之间产生摩擦、挤压作用,并且克服碳纤维和基体的弹性变形的阻力形成切屑。     

钛合金件的攻丝

钛合金是一种难加工材料。在攻丝中丝锥易磨损、崩刃和折断,从而导致攻丝加工时间长,费用高,有时由于一个攻丝孔的不合格可能使得整个零件报废。因此,攻丝成为钛合金件加工中最困难的工序之一。但实践证明,只要在丝锥的设计和切削加工技术方面作一些改进,还是能够比较顺利地进行钛合金件攻丝的。     

机械夹固多刃硬质合金深孔钻

在加工直径小于35毫米的深孔时,采用钎焊的硬质合金钻头,一般只能重磨2～3次。本文介绍一种机械夹固式深孔钻,直径为19～32毫米,可避免这种缺陷。这种钻头可外部供给冷却液,内部排屑。采用标准的不重磨多刃硬质合金刀片。 刀体1 (参看附图a)和硬质合金导向键2是普通结构的。刀片可采用三边形(图a)五边形(图б)或六边形(图B)。根据刀片的形状,采用不同的夹固方式。刀体的前部要加工出一个平台,用于安装刀片。三边形和六边形刀片用偏心销4紧固,五边形刀片用螺钉5紧固。