振動輔助鉆削對CFRP/鈦合金疊層結構孔徑階差影響規律實驗研究

陳冒風 張 臣 方 軍 陳衛林 隨 磊

（1 南京航空航天大學機電學院，南京 210016）

（2 安徽天航機電公司，蕪湖 241000）

文 摘 在飛機部件裝配過程中，CFRP/鈦合金疊層結構的連接十分常見，而由于兩種材料迥然不同的材料性能，導致制孔后存在孔徑階差，嚴重影響了CFRP/鈦合金結構的疲勞強度。本文開展了低頻軸向振動輔助鉆削的正交實驗，分析了低頻振動輔助鉆削工藝參數與切削力和切屑形態的關系以及工藝參數對CFRP/鈦合金孔徑階差的影響。結果表明，由于低頻振動輔助鉆削刀具的周期性進給，鈦合金切屑由連續長切屑變為扇形短屑，減少了對CFRP 的擴孔效應，鉆削區域切削熱降低，平均軸向力降低；另外，振幅和進給量對孔徑階差的影響較為顯著，而主軸轉速的影響較小，且孔徑階差隨著振幅的增大先減小后增大，隨著進給量的增大而增大。通過試驗驗證和分析，確定面向孔徑控制的最優工藝參數組合方案：主軸轉速為600 r/min、進給量為0.02 mm/r、振幅為150 μm。

0 引言

CFRP/金屬疊層構件制孔加工一直是航空航天裝配領域的工程難題之一，針對疊層構件制孔產生的孔徑階差現象也引起了廣泛的關注［1-4］。

在疊層制孔研究方面，于曉江等人［5］發現CFRP/鈦疊層構件加工后存在縮孔，刀具磨損程度加劇，出口孔的孔徑呈增大趨勢。WANG 等人［6］采用雙尖角金剛石涂層鉆頭對CFRP/Al 疊層材料進行了鉆孔試驗研究，結果表明：在不同工況下，CFRP 板連接孔孔徑總是大于鋁合金板連接孔孔徑，在較高的主軸轉速下，CFRP 板上所測的孔徑與鋁合金板所測的孔徑的差值較小。……