朱卓志 郑 雷 徐苏柏 董香龙 韦文东 刘子文 宋春阳

（盐城工学院机械工程学院，江苏 盐城 224051）

纤维增强复合材料（fiber reinforced plastic，FRP）具有比模量高、比强度高、耐疲劳和耐腐蚀等优良特性，广泛应用于航空航天、船舶和军工等领域[1-2]。玻璃纤维增强复合材料（glass fiber reinforced plastic，GFRP）作为FRP的代表之一，在实际工程应用中，常需要进行一定量的孔加工以便与其他零部件装配连接。在常规麻花钻制孔过程时，由于钻削轴向力过大，GFRP 孔常存在毛刺、分层和撕裂等加工缺陷，极大影响了GFRP 结构件的装配连接强度[3-4]。

旋转超声套孔加工是集传统超声加工和套料钻套磨加工为一体的复合加工方式，较常规制孔方式，可有效降低FRP 孔加工的轴向力，改善制孔质量。李哲等[5-6]对碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastic，CFRP）进行旋转超声套孔加工研究，对比常规孔加工，轴向力降低12%～20%，孔壁表面粗糙度降低24%～36%。Wu C Q 等[7]对CFRP 进行旋转超声套孔研究，发现旋转超声加工可有效减少孔出口分层缺陷。Mohammad B 等[8]对GFRP 进行旋转超声套孔加工研究，相对于常规加工，轴向力大幅降低，孔出口分层损伤减少23%。

在FRP的旋转超声套孔加工过程中，钻削轴向力的大小对孔加工质量有直接影响，因此建立钻削力数学模型具有着非常重要的研究意义。本文通过分析旋转超声套孔加工的运动学特性，建立钻削力数学预测模型，并以GFRP 为研究对象，进行旋转超声套孔加工试验，分析旋转超声套孔加工的工艺效果，为FRP 高质量孔加工的工艺参数选择提供参考。

1 旋转超声套孔加工钻削力模型建立

1.1 旋转超声套孔加工运动学特性分析

旋转超声套孔加工示意图，如图1 所示。……