碳纤维制品制孔质量该如何进行优化?

  通过对制孔工艺技术进行分析,不难发现实际操作过程中很难确保制孔的质量,究其原因,主要是制孔刀具对于制孔质量具有决定性的影响。因此对制孔刀具和刀具结构参数进行优化和改正十分关键。而制孔工艺参数的确定,则为制孔刀具及其结构参数的优化和改正创造了有利条件。结合刀具影响的变化趋势,制定实验方案,对上述几种制孔方法进行验证,可以为制孔刀具结构和制孔工艺参数的调整,奠定坚实的基础。

  一、优化钻头的横刃结构

  通过实验的方式,对未经优化的探头与优化过后的探头进行比对,对其性能差异进行分析。

  扭矩和轴向切削力是实验主要检测的内容,通过分析制孔后两个探头磨损情况和制孔质量,我们可以得到以下结论:经过优化后的制孔探头,其轴向切削力显著提升,并且扭矩也相应的减少。优化后的钻头具有以下几方面的优点:一是钻头顶部相对较尖,具有良好的定心效果,采用手持方式即可完成制孔;二是横刃部分前角较正,且锋利程度高,有利于降低扭矩;三是添加容屑槽,会增强排屑的效果;四是利用圆弧的方式,将主切削刃和横刃进行连接,有利于防止应力过于集中,该位置的破损情况也得到改善。

  二、对钻头螺旋角进行优化

  通过实验,我们可以得到不同的钻头参数,例如:钻头顶角参数、钻头螺旋角参数、钻头螺旋后角参数等,通过对这些参数进行明确,从而掌握钻头几何参数对制孔质量和刀具使用寿命的影响。

  根据实验结果,我们可以得到以下结论:一是随着主切削刃位置的变化,钻头螺旋角的位置也会发生改变,离钻头中心距离越近,螺旋角度会随之变小。究其原因,主要是螺旋角其实就是主切削刃的前角,因而,螺旋角与钻头锋利程度呈正相关的关系,但是螺旋角却不宜过度加大,如果螺旋角增加量超出限度,则会对钻头强度造成影响。想要确保螺旋角增加值不超过限度,采用计算软件,对螺旋角增加情况进行模拟,可以准确测算出螺旋角角度变化对切削力的影响规律。据实验结果表明,如果钻头直径不超过6毫米,选择角度为25°的钻头即可保证制孔的质量。

  三、优化钻头顶角

  钻头顶角对于制孔质量的影响十分严重,结合实际情况,可以采用计算机软件进行模拟试验,继而得到顶角与切削力之间的关系,再通过切削试验,对二者关系进行明确。

  实验结果表明,在钻头顶角发生变化的同时,碳纤维复合材料向力也会随之发生变化,并且二者存在正向关联,简言之,就是钻头顶角加大,向力会同时增加。究其原因,主要是钻头顶角加大,会减少主切削刃的长度,削刃负载会同时缩小,轴向力下降明显。

  碳纤维复合材料由于具有强度高和适应能力强的特点,被广泛应用于航空航天领域。但是在加工制孔過程中,却容易受到多种因素的影响,使材料出现一些缺陷,不利于使用。因此,对碳纤维材料制孔工艺技术进行分析,并提出优化工艺技术的建议,具有十分重要的现实意义。