CFRP旋转超声辅助钻削的缺陷抑制机理及实验研究

作者：邵振宇; 姜兴刚; 张德远; 耿大喜^*; 李少敏; 刘大鹏

来源：北京航空航天大学学报, 2019, 45(08): 1613-1621.

DOI：10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0713

• 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)
• 旋转超声辅助钻削(RUAD)
• 缺陷抑制机理
• 切削力
• 孔质量

针对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在普通切削(CD)过程中因切削力及扭矩较大而产生的分层撕裂、孔壁纤维损失等缺陷,采用了旋转超声辅助钻削(RUAD)制孔方法。首先,分析了CFRP CD的孔缺陷类型及产生机理,并结合超声振动加工的特性,给出了RUAD的孔缺陷抑制机理。然后,搭建了包含非接触式感应供电旋转超声振动系统、立式加工中心和测力系统的实验平台。最后,在相同的工艺参数下,对比了CD和RUAD两种工艺下的切削力和扭矩、孔缺陷及孔壁质量。实验结果表明:相对CD,RUAD的切削力和扭矩分别降低41. 46%～46. 32%和41. 61%～48. 94%,且CFRP孔出入口及孔壁分层撕裂、纤维损失等缺陷得到了有效抑制,极大地改善了CFRP的钻孔质量。实验结果有效地验证了CFRP钻孔缺陷产生机理及超声振动抑制机理的正确性,RUAD可以用于CFRP低损伤制孔。

• 单位
  成都飞机工业(集团)有限责任公司; 成都飞机工业（集团）有限责任公司; 北京航空航天大学; 自动化学院