CFRP旋转超声辅助钻削的缺陷抑制 机理及实验研究

• 作者: 刘大鹏 姜兴刚 张德远 李少敏 耿大喜 邵振宇
• 来源期刊: 北京航空航天大学学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP) 旋转超声辅助钻削(RUAD) 缺陷抑制机理 切削力 孔质量
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 所属期刊栏目: 超声加工技术
• 页码范围: 1613-1621
• 页数: 9页
• 分类号: V261.92
• 字数: 5087字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0713

摘要

针对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在普通切削(CD)过程中因切削力及扭矩较大而产生的分层撕裂、孔壁纤维损失等缺陷,采用了旋转超声辅助钻削(RUAD)制孔方法.首先,分析了CFRP CD的孔缺陷类型及产生机理,并结合超声振动加工的特性,给出了RUAD的孔缺陷抑制机理.然后,搭建了包含非接触式感应供电旋转超声振动系统、立式加工中心和测力系统的实验平台.最后,在相同的工艺参数下,对比了CD和RUAD两种工艺下的切削力和扭矩、孔缺陷及孔壁质量.实验结果表明:相对CD,RUAD的切削力和扭矩分别降低41.46％ ～46.32％和41.61％ ～48.94％,且CFRP孔出入口及孔壁分层撕裂、纤维损失等缺陷得到了有效抑制,极大地改善了CFRP的钻孔质量.实验结果有效地验证了CFRP钻孔缺陷产生机理及超声振动抑制机理的正确性,RUAD可以用于CFRP低损伤制孔.