鋁包木門窗鉆孔參數(shù)對毛刺去除難度的影響

劉慶倫，馮嫦，葉珠建，黃俊鋒

（中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山528436）

鋁包木門窗鉆孔參數(shù)對毛刺去除難度的影響

劉慶倫，馮嫦，葉珠建，黃俊鋒

（中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山528436）

通過實(shí)驗(yàn)研究方法采用普通麻花鉆對鋁包木門窗材料進(jìn)行鉆孔，以進(jìn)出孔毛刺大小及去除難易程度為主要依據(jù)衡量鉆孔工藝參數(shù)的優(yōu)劣。采用顯微觀察的方法對比不同參數(shù)下孔周圍毛刺大小，為此類新型材料鉆孔參數(shù)的選擇提供參考。

鉆孔；復(fù)合材料；鋁包木；毛刺

鋁包木門窗是在保留純實(shí)木門窗特性和功能的前提下，將隔熱斷橋鋁合金型材和實(shí)木通過機(jī)械方法復(fù)合而成的框體，充分照顧了木材和金屬收縮系數(shù)不同的屬性[1-2]。所選用的木材是生長在美國東部地區(qū)的紅橡木，再經(jīng)過嚴(yán)格篩選，以及防腐、脫脂、阻燃等處理，并采用高強(qiáng)度的黏合膠水，使木材的強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐候性等方面都得到了保障，且具有隔熱保溫，密封隔音，堅(jiān)固耐用等性能。根據(jù)新興的環(huán)保復(fù)合鋁包木裝飾材料鉆孔過程中出現(xiàn)的精度低、效率低的情況，上述制約復(fù)合材料鉆孔制造的關(guān)鍵技術(shù)的解決必須從鋁合金及木材鉆孔機(jī)理出發(fā)，對兩種材料鉆孔的入鉆現(xiàn)象、切屑的排出過程、鉆頭的磨損等科學(xué)問題進(jìn)行深入的研究和探索。通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)適合鋁包木復(fù)合材料的鉆頭是實(shí)現(xiàn)提升加工精度和加工效率的前提和必要基礎(chǔ)[3]。本文通過實(shí)驗(yàn)研究分析鋁包木材料鉆孔過程中不同進(jìn)給速度以及下鉆面為鋁面和下鉆面為木面的情況下對毛刺去除難度的影響。

1　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文中采用普通麻花鉆對鋁包木復(fù)合材料進(jìn)行鉆孔過程研究。鉆頭下鉆的方式分為鋁合金下鉆和木材下鉆兩種不同的方式，實(shí)驗(yàn)過程中鋁合金采用6063合金、木材選用裝飾材料中常用的杉木，如圖1所示，實(shí)驗(yàn)過程鉆頭自上而下進(jìn)行鉆孔加工，對加工后的結(jié)果通過顯微圖片的觀察對比研究兩種不同鉆孔過程毛刺去除的難度。在加工過程中鋁合金與杉木之間，根據(jù)裝配關(guān)系有可能出現(xiàn)較大的縫隙。表1中列出實(shí)驗(yàn)過程中的主要實(shí)驗(yàn)對象及實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

圖1　鉆孔示意圖

表1　實(shí)驗(yàn)對象及參數(shù)

2　鉆孔毛刺觀測對比

本處是從兩個方面：先對比鋁面下鉆和木面下鉆的毛刺去除難度，然后再對比不同下鉆速度下鋁面下鉆的毛刺形貌，因?yàn)樵谇耙徊糠职l(fā)現(xiàn)鋁面下鉆毛刺去除難度明顯低于木面下鉆的情況，因此在后一部分就沒有分析不同下鉆速度與木面下鉆的毛刺影響。

如圖2所示，鉆孔過程中下鉆表面不同其毛刺的形狀不同。鉆頭入鉆的表面孔邊緣受到鉆頭與孔口邊緣材料的擠壓力作用形成了毛刺呈現(xiàn)圓環(huán)狀凸起的形貌；鉆頭出孔表面在虎鉗夾持側(cè)面的裝夾形式下，出孔在鉆頭軸向方向上沒有約束，因此最后一層材料并未產(chǎn)生切削動作，而是在軸向力作用下擠壓破裂并分離形成出孔層片狀毛刺形狀。圖2中（1）圖為鋁面下鉆，木面出孔的鉆孔形式；（2）圖中為木面入鉆，鋁面出孔的鉆孔形式。對比兩組圖的毛刺大小及形狀可以看出，進(jìn)孔毛刺相對較小，出孔毛刺較大。鋁合金毛刺去除的難度相對于木材毛刺，在毛刺大小相當(dāng)?shù)那闆r下木材的毛刺去除更加簡單有效，因此對鋁包木材料進(jìn)行鉆孔加工的時候從鋁面下鉆將更能有效的遏制難去除毛刺的產(chǎn)生從而提高加工效率。如圖3所示。

如圖3所示，對比不同進(jìn)給速度下的鋁面下鉆進(jìn)出孔的毛刺，250 mm/min參數(shù)下下鉆進(jìn)孔毛刺與200 mm/min參數(shù)下的進(jìn)孔毛刺差別不大，而出孔毛刺，二者通過顯微對比發(fā)現(xiàn)低進(jìn)給速度下的出孔毛刺呈現(xiàn)相對粗團(tuán)絮狀，高進(jìn)給速度下出孔毛刺呈現(xiàn)薄層片狀。通過實(shí)驗(yàn)對比毛刺去除過程，層片狀木屑毛刺的去除難度更低。對比圖2中主軸鉆速700 r/mim鋁面下鉆的出孔毛刺，高的主軸轉(zhuǎn)速更能有效地抑制進(jìn)出孔毛刺的大小。

圖2　進(jìn)出孔毛刺形狀對比圖

圖3　進(jìn)出孔毛刺形狀對比圖

3　結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)通過觀察對比鋁包木材料鉆孔過程中的進(jìn)出孔毛刺的顯微相貌，發(fā)現(xiàn)在鉆孔過程中從鋁面下鉆更能有效的抑制難去除毛刺的產(chǎn)生。出孔毛刺的抑制可以通過在出孔位置增加墊板的形式進(jìn)一步抑制其產(chǎn)生的機(jī)理。在不同主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度參數(shù)下，高的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度能抑制毛刺的產(chǎn)生，即可以通過提高轉(zhuǎn)速等方式來抑制毛刺的產(chǎn)生，但高轉(zhuǎn)速下木材加工易發(fā)熱氧化，而進(jìn)給速度地提高也受到機(jī)床本身性能的制約。

[1]胡娜．鋁型材項(xiàng)目環(huán)境影響評價工程分析要點(diǎn)探討[J]．廣東化工，2016，43（10）：145-146

[2]胡福旭，李雷，高興軍．復(fù)合材料鉆削研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．價值工程，2016，443（1）：242-243

[3]邵芳，王春江．麻花鉆錐形鉆尖刃磨參數(shù)的優(yōu)化[J]．武漢科技大學(xué)學(xué)報，2015，38（6）：443-448.

Effect of Drilling Parameters of Aluminum Clad Wood Furniture on the Difficulty of Burr Removal

LIU Qing-lun，F(xiàn)ENG Chang，YE Zhu-jian，HUANG Jun-feng
（Zhongshan Torch Polytechnic，Zhongshan Guangdong 528436，China）

Through the experimental study method using ordinary twist drill of aluminum clad wood materials for drilling，hole burrs size and the degree of removal of drilling process parameters is used as the main basis of quality to measure drilling parameters.In this paper，the micro observation method is used to compare the size of the hole around the hole with different parameters，so as to provide reference for the selection of drilling parameters for this new type of material.

drill；composite material；aluminum clad wood；burr

TG521

A

1672-545X（2016）10-0099-02

2016-07-01

中山市科技計(jì)劃項(xiàng)目資助，（項(xiàng)目編號：2014A2FC293）

劉慶倫（1982-），男，山東龍口人，講師，碩士，研究方向：機(jī)械制造技術(shù)。