一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺及钻头制造技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺及钻头，涉及碳纤维复合材料加工技术领域，包括铺层识别、渐进切削和出口保护，通过铺层识别技术，能够精确测量碳纤维复合材料中各铺层的厚度，为后续的切削加工提供了准确的数据支持。在渐进切削阶段，根据内置压电片实时监测的轴向力变化率，灵活调整进给速度和冷却液流量，有效避免了轴向冲击力的集中和切削温度的急剧升高，从而显著减少了纤维撕裂、分层以及基体碳化等问题。同时，出口保护策略的实施，进一步确保了钻孔出口层的完整性，提高了工件的加工质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳纤维复合材料加工，具体涉及一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺及钻头。

技术介绍

1、碳纤维复合材料在较多领域有良好的应用，因其高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。然而，由于其特殊的物理和化学性质，碳纤维复合材料的加工过程相对复杂，特别是在钻孔过程中，容易出现分层、撕裂和毛刺等问题，严重影响了加工质量和效率。

2、在当前的碳纤维复合材料(cfrp)钻孔工艺中，普遍采用的是整体式钻头一次性进给切削的方法。然而，这种方法存在三个主要的技术瓶颈。首先，由于轴向冲击力的集中，钻孔出口层的纤维发生撕裂和分层现象，这种损伤率通常超过35％。其次，瞬时的切削温度非常高，甚至超过了树脂的玻璃化转变温度，达到了180℃以上，这会引发基体碳化的问题。第三，由于硬质合金钻头的磨损速度过快，其使用寿命通常不足50个孔。尽管现有的分步加工方案尝试通过预钻孔加扩孔的工艺来解决这些问题，但多次换刀的过程导致了定位精度的下降，累积误差可能达到0.1mm或更多。此外，这种方法的效率也相对较低，相比一次性进给切削工艺，效率降本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于：所述S1中铺层识别时对0°/90°铺层采用不同的切削起始角φ，0°铺层：φ＝0°顺纤维方向进刀，90°铺层：φ＝15°避免刃口垂直切断纤维。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于：所述S2中分级冷却策略为温差ΔT>30℃注入含5wt％二十烷微球的相变冷却液，最大温度Tmax>140℃，启动液氮微喷系统。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于：所述s1中铺层识别时对0°/90°铺层采用不同的切削起始角φ，0°铺层：φ＝0°顺纤维方向进刀，90°铺层：φ＝15°避免刃口垂直切断纤维。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于：所述s2中分级冷却策略为温差δt>30℃注入含5wt％二十烷微球的相变冷却液，最大温度tmax>140℃，启动液氮微喷系统。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于：所述s3中出口保护时同步开启5000fps视觉监测，当纤维隆起＞20μm时触发钻头反向旋转补偿。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于：所述s2中渐进切削时声发射传感器捕捉200-350khz分层特征频段，分层指数触发返修。

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维复合材料渐进式钻孔工艺，其特征在于：所述触发返修操作后将钻头转速降至原值30％，采用直径95％d专用阶梯钻。...

【专利技术属性】
技术研发人员：余振，曲汇洋，袁枝亭，王一鸣，乔印虎，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：发明
国别省市：