GFRP低頻振動套孔加工實驗研究

呂冬明，孫曉晗，董香龍，朱卓志，韋文東

(1.機械工業(yè)教育發(fā)展中心，北京 100055；2.鹽城工學院機械工程學院，鹽城 224051)

0 引言

FRP(纖維增強樹脂基復合材料)具有比強度高、比模量大、耐腐蝕以及性能可設計等諸多優(yōu)點而被廣泛應用于航空航天和軍事領域[1-3]。在工程運用中時，常需要與其他零部件配合連接，需要大量孔加工。FRP增強纖維強度高、脆性大、力學性能各向異性及層間強度低，屬于典型的難加工材料[4]。FRP材料在傳統(tǒng)實心鉆頭的鉆削加工時[5-6]，軸向鉆削力較大因而容易產(chǎn)生分層、撕裂、毛刺等加工損傷，不僅加工質(zhì)量難以保證，而且制孔效率低，嚴重影響了結構件裝配的連接強度、疲勞壽命和生產(chǎn)效率。因此實現(xiàn)FRP材料的高質(zhì)量制孔加工，已成為當前國內(nèi)外學者的研究熱點和難點之一。

近年來，振動輔助加工技術已被用于難加工材料的高效低損傷制孔加工，并獲得了良好的工藝效果[7-9]。SADEK等[10]運用低頻技術用WC鉆頭加工CFRP，低頻軸向振動鉆削時鉆削溫度比傳統(tǒng)方式降低50%，表面粗糙度值參數(shù)Ra的數(shù)值降低60%，分層缺陷降低80%。侯書軍等[11]采用無鍍層K10鎢鋼整體硬質(zhì)合金鉆頭對CFRP/鈦合金疊層板進行鉆孔對比實驗，結果表明軸向低頻振動輔助鉆孔方式，可有效打斷鈦合金切屑，鉆屑溫度比傳統(tǒng)鉆孔下降幅度可達45%左右。李哲等[12]采用縱向旋轉超聲振動方式對CFRP進行了無冷卻套孔加工研究，實驗結果表明，相比普通加工，旋轉超聲有效防止了金剛石工具加工時的磨屑粉塵粘刀和料芯堵塞現(xiàn)象，縱向超聲振動能降低鉆削力12%～20%和孔表面粗糙度33%～39%。……