小角度螺旋槽钻头加工复合材料的模拟研究*

2012-09-28王明海孙国强

制造技术与机床 2012年12期

王明海孙国强孙越

(沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁沈阳 110136)

碳纤维复合材料，即 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)，在航空航天、兵器工业、机械设备以及交通运输领域的应用范围越来越广。在碳纤维复合材料的应用领域中不可避免的要进行大量的制孔加工。复合材料的制孔过程中会遇到诸多难题，如在孔的入口处出现毛刺以及出口处出现分层甚至撕裂。

表1 碳纤维复合材料的材料参数

为了应对碳纤维复合材料孔加工中出现的质量问题，国内外众多学者为改善钻削加工质量，提出改进钻头几何参数的方法并进行了相应的研究。Piquet等［1］研究发现增加切削刃的数量并减小横刃长度可有效减少材料出口分层情况的出现。文献［2－4］分别对不同钻型加工复合材料的出口质量进行了研究。为了研究切削参数以及刀具几何角度对复合材料制孔加工质量的影响，借助有限元分析的方法对钻削加工过程进行模拟研究。

通常用来评价材料破坏程度的指标是分层因子，引起分层破坏的最主要的因素是来自钻削轴向力［5－7］，轴向力的大小直接影响材料破坏程度。本文针对钻头几何角度对钻削轴向力的影响，对小角度螺旋槽钻头以及麻花钻加工碳纤维复合材料进行仿真对比，分别从钻削轴向力和加工质量两方面进行了研究。