机械工程学报

作者：苏飞, 李枫, 刘广涛

单位：湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室 湘潭 411201

关键词：碳纤维增强复合材料(CFRP),钻削,临界轴向力,钻削温度,分层缺陷；

基金：国家自然科学基金(52175400、51805164)、湖南省自然科学基金(2021JJ30263)和湖南省教育厅科研(18A182)资助项目。

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)在航空航天领域获得了广泛应用，但由于各向异性和层间连接较差等特点，钻削过程中极易出现分层缺陷，严重影响构件的使用性能。为分析钻削温度对平纹编织CFRP制孔缺陷的影响机制，基于弹性地基梁理论、黏聚力学模型和热力学理论，建立了新钻型钻削平纹编织CFRP制孔分层形成的理论模型。结果表明：当新钻型多刃尖(Ⅲ)钻削孔边缘的最表层材料时，钻削温度达到最大值，对最终分层的形成最为关键；钻削温度和制孔分层随着主轴转速的增大而逐渐降低，随着进给速度的增大而逐渐升高。当纤维角度(θ)在0°/90°/180°/270°附近时，层间分层的临界轴向力达到最大值，分层相对较大，当纤维角度(θ)在45°/135°/225°/315°附近时，临界轴向力最小，分层并非极大。因此，临界力的大小只能反映产生分层缺陷的难易程度，不能决定分层的最终形状和大小。考虑温度影响时的制孔分层形态预测与试验观测基本吻合，而不考虑温度影响下所获得的预测值总体上偏小。此外，平纹编织CFRP分层形状基本呈近似圆形。

来源：2022年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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