小角度螺旋槽钻头加工复合材料的模拟研究.pdfVIP

工艺与检测TeChn0IogyandTesl 小角度螺旋槽钻头加工复合材料的模拟研究 王明海 孙国强 孙 越 (沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁沈阳 110136) 摘 要：针对碳纤维复合材料制孔时易产生毛刺、撕裂、分层等难题 。首次提出了一种螺旋角为 l0。且顶角为 83。的小角度螺旋槽钻头加工碳纤维复合材料的方法，并进行了钻削过程 的有限元模拟分析。给出 了主轴转速、进给速度、钻头几何角度等对加工过程中产生的钻削轴向力的影响，对比分析了两种钻 头加工碳纤维复合材料的轴向力和加工出口质量。结果表明：复合材料的钻削轴向力受主轴转速的 影响大于进给速度，并随主轴转速的增大而减小，随进给速度的增大而增大；同时，小角度螺旋槽钻 头加工碳纤维复合材料时产生的轴向力小于麻花钻，破坏区域小，加工质量好，更适合碳纤维复合材 料的制孔加工。 关键词：有限元分析 复合材料 加工质量 钻削轴向力 中图分类号 ：TB332 文献标识码 ：A Simulationofmachiningcompositeswithsmall-angledrills WANG Minghai，SUN Guoqiang，SUN Yue (KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefenseofAeronauticalDigital ManufacturingProcess，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，CHN) Abstract：AccordingtotheproblemsofburrsandavulsionwhichareoftenobservedindrillingCFRPlaminates．A new drillwith10。helixangleand83。pointanglewhichisnamedsmall—angledrillisfirstputforwardto beusedinfiniteelementanalysistoresearchtheeffectofdrillgeometry onmachiningqualityofdrilling compositematerials．Theeffectsofspindlespeed，feedrateanddrillgeometry onthrustforcecausedin themachiningsimulationprocessaregiven．Thrustforcesandmachiningqualitiesofsmall-angledrill andtwistdrillarecontrasted．Bycomparingtheresultsandobservingtheholequalitydrilledbydifferent tools，itisreposedthatthethurstforceisinfluencedmorebyspindlespeedthanfeedrateandthehigh— erspindlespeedandlowerfeedratearebeneficialtoreducethethurstforce，small-angledrillismore suitablefordrillingCFRP． Keywords：FiniteElementAnalysis；Composites；MachiningQuality；ThurstForce 碳纤维复合材料，即 CFRP(CarbonFiberRein— forcedPlastic)，在航空航天、兵器工业、机械设备以及 显上测量，运用测量软件对参数进行处理。测量和求 参 考 文 献 解非常简便，大大地提高了测量效率。 [1]刘兴富．交点坐标的精确求解原理与计算机辅