钎焊金刚石套料钻的优化设计.docx

焊 金 刚 石 套 料 钻 的 优 化 设 计

4.1.l轩焊金刚石套料钻钻削过程分析

为r分析针焊金刚石套料钻钻削CFRP的过程．为针焊金刚石套料钻的优化设计以及CFRP

钻削试验结果的分析堤供理论依祸，木文建立了纤焊金刚石套料钻钻肖JCFRP过程筷型，如阁

L/4.3。模型定义了钻削过程的6个关键时刻：A一钻头即将按触材料农ilii、B一钻头端面磨粒开始切削、C一钻头侧面磨粒开始切用、D一完成砐上层CFRP的加工、E一钻削缎下层CFRP、F一钻削过程完成。借助这6个时刻将整个钻削过程分为几个阶段，用以详细描述针焊金刚石套料钻加工CFRP的过程

L/

扦焊金刚石老料钻

．／

金刚石磨粒

i.

l1CFRP层合板

l

1

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(b)B时刻

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(c} C时刻 (cl}D时刻

d(e)E时刻 (￡)F时刻

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图4.3 籵焊金刚石套料钻钻n1lCFRP层合板的过程侯型

从A时刻开始，套抖钻延币．且向下的进给方向桉轴CFRP层合板＆而，即在科钻端而金刚石顶部挤压臣合板的员上 层。从A到B期间 狂料钻端而金刚石席粒（包栝内外倒角的金刚石脖粒）全部进入材料入部。期间．尼合板尼上几层被切削．形成圆柱状切屑的危原始形貌。从B到C阴间．套料钻内虫和外巠的金刚石阱粒也逐渐进入材料内部。D时刻．套料钻充

成对CFRP层合板恐上一层的钻削及内壁修爵加T..从0时刻开始．套料钻的全部磨粒进入材料忿与切削．整个钻削过程趋千税定．

喘而和内外倒角的金刚石扂粒起浏主耍切削仆用，仕米白端而扂粒的挤压、切削的双虽作用下．基休破裂。碳纤谁受到挤压、拉（、甲兮曲作用，毁后断裂c外壁佥刚石底粒主要起到CFRP孔内壁修历的作用令在端面金刚石完成切用作用之后，形成煨原始的已加」了农面，受到破坏的基体和碳纤维所形成的孔内壁井不埋思。树脂基体会大面积地粘附在已加」了农面，碳纤维由于此时只是断裂未衱完全切除，碳纤维束参差不齐，外壁金刚石磨粒即是为［改菩上述加工农向．微观上使得孔内壁更加平整，整体上使得孔获得更优的尺寸精度。

E时刻，套料估开始对层合板栽下几层进行钻削加工令在套料钻估削CFRP录后几层时．

层合板的臣间结合强度降低．受到窑料菲直向下的挤斤力段后几层极易发生层间脱窝的恰况．剌分臣缺陷e随若狂料钻端而金刚石钻出臣合板尼下ll!I.形成了CFRP员柱状切届．残宙在狂料钻内腔中．它的．自径由内巠金刚石席粒的枭外端决定。

到F时刻，外虫金刚不磨粒完全钻出CFRP层合板酘外（则．印完成了对孔内壁的全部修跨作用．钻头延雏直.li,J上的方向．退出材料．整个加1．`过程光成．

4.1.2扦焊金刚石套料钻存在的结构缺陷

（1}定心

＃料估在进行加上时．无法完成梧轨的定心．影明CFRP孔的位捏粕觅传统的金屈加」：

丿J兵，如肾通麻花钻、贞梢钻、三刃钻等．如图44，结构上都具有一个估兮习仇它们在力II..L时．

[—-,IT以通过估尖实现在待加工孔中心f立宜的精炕定心。现场lJT,IJ.．中，昂简单的方法是在材料衣面划十字线，以交义点为钻尖的接／桩欢，这样可以获得较高的定位精度，而套抖钻因其恃殊的结因特点，不同于卜述刀具，因而很难保证孔的位咒恃I见

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a苦通脉花估 b且1且钻图44 传统孔加l二刀具

（？｝ 排届

忏焊金 和1石奋料钻在完成CFRP臣合板的加1．后，形成的圆柱状切居残宙在钻头内腔．如阴45为手工取出的团柱状切滔．

焊金刚石套料钻加工CFRP

焊金刚石套料钻加工CFRP层合板产生们圆

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柱状切栝

贤图4.6 扦焊金刚石套料钻祜削CFRP尼合板IJl屑产生愤型

贤

图46为针焊金刚石巷料钻钻削CFRP层合板切屑的产生揆型，切屑分为两个郘分：圆柱状切屑、粉末状切屑。由于CFRP材料在加工后存在-·定的弹件回复．网柱状切屑的直径略微变大．另外，整个切削过程中不断产生新的树脂切府和碳纤维t)/届，-·部分切屑逍过钻头外曳与孔内壁之间的空间流向孔外，另一郘分则流向钻头内腔。留下钻头内腔的切屑，不断地积累在圆柱状切屑与钻头内壁之问。其中，流向套料估内腔的切屑无疑加就了圆柱状切屑在内腔伯堵瘟实际中，每加工个孔之后，都安千工．取出窟