CFRP/Al疊層材料變進給鉆削表面質量分析*

王帥普，梁 杰，崔松濤，張志強

(鄭州大學機械與動力工程學院，鄭州 450001)

0 引言

隨著新材料的發展和技術的革新，CFRP(碳纖維增強復合材料)因其質量輕，強度高，模量高和密度低等優點被廣泛應用到飛機制造和裝配中[1]。在飛機裝配過程中，CFRP常和鈦、鋁合金疊層放置進行一次性鉆孔來達到裝配要求，鉆孔產生的CFRP纖維撕裂和金屬毛刺常導致疊層構件的報廢，而去除毛刺需要拆卸、去毛刺和重新組裝，這些過程耗時、昂貴且無附加值[2]。

針對復合材料疊層結構鉆孔質量的研究目前主要集中在刀具涂層，刀具結構，切削熱，切削參數，冷卻方式，軸向力等方向[3-7]。HASSAN等[8]通過研究刀具的不同幾何形狀和切削參數，優化工藝參數降低了復合材料和鋁合金出口毛刺高度。王振國等[9]采用疊層斷屑鉆削方法，此方法能得到較好的斷屑效果，還能減少鉆削過程中的熱量集聚和孔壁的表面粗糙度，但對減少金屬毛刺高度則不明顯。LIANG[10]研究了壓緊力對鈦/鋁疊層材料層間毛刺的影響，認為在軸向力作用下，疊層金屬材料層間間隙為毛刺的生長提供空間。王小韃等[11]對大厚度碳纖維復合材料進行鉆削研究，認為進給量引起的軸向力過高是導致出口纖維撕裂的主要原因，然而主軸轉速對出口的纖維撕裂沒有明顯影響；并且提出分階段變參數鉆削復合材料的方法，認為此方法能有效降低切削熱以及出口位置的軸向力，減少了碳纖維的撕裂損傷。

綜上所述，現有研究多集中在分析試驗參數和刀具幾何形狀對疊層材料加工質量的影響，而對CFRP/Al疊層材料變參數的鉆削研究較少。……