郑春龙

（意大利倍珞蒂机床上海分公司，上海 201906）

钻削是碳纤维复合材料加工中较为常见的一种加工模式，利用钻具的切削刃，在定位点上垂直于材料表面切削制孔。其中，钻头横刃由于线速度较低，对材料的切削作用有限，更多的是利用挤压和摩擦作用增加切削深度。由于碳纤维复合材料的强度较大，当轴向力达到一定程度时，一方面是导致材料出现断裂、分层的情况，另一方面也加剧了刀具的磨损。因此，通过开展切削制孔轴向力分析，明确影响碳纤维复合材料切削制孔中轴向力大小的因素，有助于改进加工工艺。

1 碳纤维复合材料切削制孔轴向力仿真分析

1.1 建立刀具模型

1.1.1 刀体建模

运用有限元分析软件ABAQUS 中的Part 模块，可以建立常规的工件模型和刀具模型，如标准麻花钻、大后角麻花钻、烛芯钻等。以标准麻花钻为例，建模时首先输入直径参数，选择圆柱实体，可以得到ϕ10 钻头实体。然后标记出圆柱体的轴线，设定螺旋角β 为30°，得到环绕圆柱体的螺旋线。根据标记出的螺旋线，保持顶角118°不变，采用“切削刃等分-圆柱螺旋扫掠法”，制作容屑槽，即可得到想要的刀体模型。基本参数为：刀具直径D 为10mm，钻芯直径d 为1.5mm，顶角弧度118°，刃厚m 为0.8mm，切削刃间距B 为6.8mm，截面内径q 为9.2mm，标准麻花钻的侧视图和俯视图如图1所示。

图1 刀体模型的侧视图和俯视图

1.1.2 钻头切削刃建模

麻花钻的钻头切削刃，根据其作用的不同又可分为主切削刃和副切削刃两种类型。在切削刃的建模方法上，常用的有参数化建模和后刀面刃磨两种。……