碳纤维复合材料螺旋铣孔刀具参数及磨损研究

作     者：甘涌泉 

作者单位：大连交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张生芳

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：碳纤维复合材料 螺旋铣孔 刀具参数设计 刀具磨损 

摘      要：碳纤维复合材料以其优异的综合性能,被广泛的应用在航空航天、高铁、军工等领域的大型构件上。为实现这些构件高质量高可靠性的连接,需要在构件上加工大量的装备孔,但由于碳纤维复合材料极难加工,采用传统加工方法会出现很多加工缺陷,且不能满足加工要求,所以很多国家的公司开始研究螺旋铣削制孔技术,该技术可以改善传统加工方法带来的缺陷,节约成本,柔性较高,能够大幅度提高加工质量。本文以碳纤维复合材料T300AG/80为研究对象,主要研究了碳纤维复合材料螺旋制孔中的刀具参数选择、刀具磨损机理及磨损区域。 本文在分析螺旋铣削制孔原理的基础上,搭建了能够实现钻铣对比、刀具刃数试验以及刀具磨损试验的试验平台,采用T300AG/80材料,在相同的加工工艺参数下,对传统普通麻花钻钻孔和螺旋铣孔的加工方法进行了对比试验。同时,初步分析了螺旋铣孔刀具各参数对加工的影响,并选择了刀具的材料、涂层以及几何角度,对刀具刃数做了相关对比试验,以此为依据,确定了合适的刀具刃数。 进而,本文针对试验所用涂层刀具的磨损进行了理论分析和试验研究,通过正交试验,分析了各因素对刀具磨损的影响,得出了相关结论。通过单因素试验,分析了主轴转速和进给量对刀具磨损的影响,从而确定较为合适的主轴转速和进给量。最后,运用数字图像处理的方法对刀具磨损区域进行几何特征研究,计算了磨损区域相关几何特征。 本文通过理论分析和试验研究证明了碳纤维复合材料螺旋铣削制孔在各方面均优于传统普通麻花钻制孔,通过分析选取了合理的螺旋铣孔刀具参数,对刀具磨损机理以及磨损区域进行了分析和计算,为合理调整螺旋铣孔刀具结构参数和提高加工效率提供了重要依据。