一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，它是在碳纤维零件制孔过程中，通过在零件制孔部位的工装避让孔中设置泡沫支撑件，避免了钻头出孔瞬间，由于孔口纤维刚性不足以支撑轴向钻削力，导致定位面一侧的孔口处纤维剥离的质量问题，从而实现碳纤维零件孔的高质加工。

A Method for Preventing Hole-making Defects of Carbon Fiber Parts

The invention discloses a method for preventing hole defects in carbon fiber parts, which is in the process of making holes of carbon fiber parts, by setting foam support parts in the hole avoiding holes of the parts in the hole making part of the parts, so as to avoid the quality problem of the fiber peeling at the hole at one side of the positioning surface due to the rigidity of the hole at the moment of the drill hole, because the rigidity of the hole fiber is not enough to support the axial drilling force, thereby realizing carbon. High-quality processing of holes in fibre parts.

【技术实现步骤摘要】
一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法
本专利技术涉及机械加工领域，具体的说，是一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法。
技术介绍
碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料，具有重量轻、模量高、比强度大和耐腐蚀等一系列优点，在诸如飞机机翼、大型运载火箭舱段、航天飞行器舱体等航空航天领域得到越来越广泛的应用。但由于碳纤维复合材料零件的力学性能特殊性，其层间强度低，切削性差，属于典型的难加工材料。目前，碳纤维复合材料制孔的常用方法是将碳纤维复合材料工件置于设有避让孔的真空工装表面，采用钻头直接钻削，或是在制孔过程中在零件制孔部位底部贴一层脱模布或胶带来实现碳纤维零件孔的加工。但是传统的方法存在以下不足：首先采用钻头直接制孔，受碳纤维复合材料纤维结构的特殊性的影响，钻削时，孔在被钻穿瞬间，孔口纤维刚性不足以支撑轴向钻削力，从而导致出孔口处纤维剥离，造成零件件故障。其次通过在零件制孔部位底部贴一层具有一定强度的脱模布或胶带，此方法对小直径孔的质量能起到一定的改善作用，但对于复杂曲面的大直径孔，脱模布的强度是有限的，而且此方法需对零件进行两次装夹，即第一次装夹找准工装避让孔在零件定位面上对应的区域，然后取零件，在零件定位面对应位置粘贴脱模布，最后再装夹一次零件，这种方法效率很低。因此改善碳纤维制孔的方法，对提高碳纤维零件的孔的加工质量以及降低零件的加工成本具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，用于解决碳纤维零件制孔时零件孔口处纤维剥离等质量问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，将碳纤维零件真空吸附在安装有泡沫支撑件的碳纤维制孔工装上进行钻孔；所述碳纤维制孔工装上设置有安装泡沫支撑件的避让孔。优选地，包括以下步骤：步骤S1、根据碳纤维零件需加工的零件孔的大小，选择设有避让孔的碳纤维制孔工装；步骤S2、根据碳纤维制孔工装中避让孔的尺寸制造泡沫支撑件；步骤S3、将碳纤维制孔工装安装在数控机床工作台上；步骤S4、将与避让孔直径相同的销棒安装在数控机床的主轴上并移动至避让孔上方，同时控制主轴下降，令主轴上的销棒插入到避让孔内，然后将X、Y坐标设为原点值输入到机床控制系统；步骤S5、抬起销棒至安全高度，并将销棒更换为与零件孔直径相同的钻头；步骤S6、将制备好的泡沫支撑件安装在避让孔内；步骤S7、将碳纤维零件的定位面完全贴合固定在碳纤维制孔工装的表面上；步骤S8、将数控机床的主轴复位至步骤S4中的原点后，启动数控机床令主轴下降，然后钻头对碳纤维零件进行制孔。优选地，所述避让孔的直径比零件孔的直径大2mm～4mm。优选地，所述泡沫支撑件的长度比避让孔的深度长0.1mm～0.2mm。优选地，所述泡沫支撑件为PMI泡沫芯材料。优选地，所述碳纤维制孔工装靠近碳纤维零件的面上设置有真空吸附孔，所述真空吸附孔呈L型，所述真空吸附孔一端贯通碳纤维制孔工装靠近碳纤维零件的面，另一端贯通碳纤维制孔工装远离避让孔的侧壁。优选地，所述真空吸附孔贯通碳纤维工装侧壁的一端内安装有吸附头。优选地，所述碳纤维制孔工装靠近碳纤维零件的面上还设置有密封条，所述密封条位于真空吸附孔与避让孔之间。本专利技术首先根据需要加工的碳纤维零件孔的尺寸，选择好碳纤维工装并安装在数控机床上，然后以工装上的避让孔的坐标设定为数控机床的原点，然后在避让孔内安装泡沫支撑件；安装好泡沫支撑件后即可将碳纤维零件定位在工装上，使碳纤维零件压缩泡沫支撑件紧密贴合在工装表面上；此时由于工装采用的是真空吸定位，配合工装上的密封条，使得碳纤维零件表面牢固的吸附在工装表面，而泡沫支撑件受压后能够被压缩，故不会影响碳纤维零件表面与工装的平整贴合；而数控机床由于已经将避让孔的坐标设置为原点，故机床启动后钻头正对避让孔，保证了碳纤维零件孔的位置精确无误差；在钻头对碳纤维零件进行制孔时，当钻头即将钻穿碳纤维零件时，由于泡沫支撑件对钻孔处的碳纤维零件存在挤压力，此时的泡沫支撑件犹如是加厚的了碳纤维零件，故在钻头钻穿碳纤维零件时，犹如钻头正处于碳纤维零件内钻孔，故不会令孔口处纤维剥离。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对碳纤维零件制孔过程的受力分析，提出了一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，该方法能有效解决碳纤维零件制孔过程中，由于孔口纤维刚性不足以支撑轴向钻削力而引起的零件孔口处纤维剥离等质量问题，实现了碳纤维零件孔的高质、高效的加工。附图说明图1为碳纤维制孔工装局部简图；图2为泡沫支撑件安装于工装避让中示意图；图3为碳纤维零件装夹示意图；图4为碳纤维零件制孔示意图；图5为碳纤维零件孔示意图；其中1-碳纤维制孔工装；2-避让孔；3-真空吸附孔；4-密封条；5-泡沫支撑件；6-碳纤维零件；7-钻头；8-零件孔。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：结合附图1-5所示，一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，将碳纤维零件6真空吸附在安装有泡沫支撑件5的碳纤维制孔工装1上进行钻孔；所述碳纤维制孔工装1上设置有安装泡沫支撑件5的避让孔2。优选地，包括以下步骤：步骤S1、根据碳纤维零件6需加工的零件孔8的大小，选择设有避让孔2的碳纤维制孔工装1；步骤S2、根据碳纤维制孔工装1中避让孔2的尺寸制造泡沫支撑件5；步骤S3、将碳纤维制孔工装1安装在数控机床工作台上；步骤S4、将与避让孔2直径相同的销棒安装在数控机床的主轴上并移动至避让孔2上方，同时控制主轴下降，令主轴上的销棒插入到避让孔2内，然后将X、Y坐标设为原点值输入到机床控制系统；步骤S5、抬起销棒至安全高度，并将销棒更换为与零件孔8直径相同的钻头7；步骤S6、将制备好的泡沫支撑件5安装在避让孔2内；步骤S7、将碳纤维零件6的定位面完全贴合固定在碳纤维制孔工装1的表面上；步骤S8、将数控机床的主轴复位至步骤S4中的原点后，启动数控机床令主轴下降，然后钻头7对碳纤维零件6进行制孔。值得说明的是：传统的钻孔方法使用硬质合金麻花钻，推荐转速为800rpm～2800rpm，进给量为0.0lmm/r～0.06mm/r，具体过程如下：首先使用2800rpm转速对碳纤维零件6表面进行锪窝，锪窝后以0.06mm/r的进给量进行钻孔，随着钻头7的深入逐渐放慢转速减小进给量，在接近钻透碳纤维零件6时将转速放慢至800rpm，以0.01mm/r的进给量进行钻孔直至钻头7将碳纤维零件6钻穿，然后停止钻孔退出钻头7钻孔完成；此种方法能够防止钻头7折断，因为麻花钻快钻穿时横刃已经不参与切屑了，由于横刃在正常钻削时产生大量的阻力，所以在横刃不在参与切削后，切削力会突然变小，造成了反应不及时，我们仍然给钻头7较大的进给力，横刃会卡在还没有切掉的金属的下方，就造成了“啃刀”现象，造成钻头7折断，所以在快钻通时要减小进给量，缓慢进刀，避免这种现象的发生；但碳纤维零件6的特殊性，其孔口处的纤维刚性不足，所以纤维容易剥离，虽然在底部贴一层具有一定强度的脱模布或胶带，对小直径孔的质量能起到一定的改善作用，但对于复杂曲面的大直径孔，脱模布的强度是有限的，不足以防止孔口纤维剥离。本方法通过在避让孔2内安装泡沫支撑件5，通过真空吸附碳纤维零件6压缩泡沫支撑件5，由泡沫支撑件5给碳纤维零件6提供足够大的强度支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，其特征在于，将碳纤维零件（6）真空吸附在安装有泡沫支撑件（5）的碳纤维制孔工装（1）上进行钻孔；所述碳纤维制孔工装（1）上设置有安装泡沫支撑件（5）的避让孔（2）。

【技术特征摘要】
1.一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，其特征在于，将碳纤维零件（6）真空吸附在安装有泡沫支撑件（5）的碳纤维制孔工装（1）上进行钻孔；所述碳纤维制孔工装（1）上设置有安装泡沫支撑件（5）的避让孔（2）。2.根据权利要求1所述的一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、根据碳纤维零件（6）需加工的零件孔（8）的大小，选择设有避让孔（2）的碳纤维制孔工装（1）；步骤S2、根据碳纤维制孔工装（1）中避让孔（2）的尺寸制造泡沫支撑件（5）；步骤S3、将碳纤维制孔工装（1）安装在数控机床工作台上；步骤S4、将与避让孔（2）直径相同的销棒安装在数控机床的主轴上并移动至避让孔（2）上方，同时控制主轴下降，令主轴上的销棒插入到避让孔（2）内，然后将X、Y坐标设为原点值输入到机床控制系统；步骤S5、抬起销棒至安全高度，并将销棒更换为与零件孔（8）直径相同的钻头（7）；步骤S6、将制备好的泡沫支撑件（5）安装在避让孔（2）内；步骤S7、将碳纤维零件（6）的定位面完全贴合固定在碳纤维制孔工装（1）的表面上；步骤S8、将数控机床的主轴复位至步骤S4中的原点后，启动数控机床令主轴下降，然后钻头（7）对碳纤维零件（6）进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张也，袁信满，罗育果，刘超亮，唐丹，徐正德，何莲，胡立，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51