鋁-鈦疊層結構鉆鉸锪一體化制孔刀具開發(fā)與工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，優(yōu)異性能的新型飛機需求量不斷增加，飛機結構設計、材料性能、制造工藝和加工工具都需要不斷的研究和創(chuàng)新。鋁合金和鈦合金等材料的物理、力學性能優(yōu)越，因此這兩種材料被廣泛的應用于航空裝配制造領域。然而，為滿足輕量化和結構性能的兩種要求，單一組分的傳統(tǒng)材料不能滿足工程要求。國內外采用將兩種材料不同性質的材料的疊加在一起形成的疊層結構，這種結構能夠同時擁有兩種材料的比強度、比剛度高，耐疲勞性能好，具有較強的設計性等優(yōu)點，這能

2、大大的降低航空飛行器結構的重量。疊層結構在飛機結構件中得到廣泛應用，例如機翼、蒙皮和機身隔板等。但是，兩種材料屬性差異較大的材料構成的疊層結構給加工制造帶來了極大的挑戰(zhàn)。為避免分層制孔后再次裝配帶來的效率低、精度難以保證的問題，工程中多采用鋁/鈦疊層結構一次性制孔。傳統(tǒng)的手工制孔加工制孔精度難以保證、制孔效率低，雖然機器人制孔在迅速的推廣和應用，依然存在部分問題嚴重影響著制孔效率和成本的控制，比如:制孔過程需要不斷更換鉆鉸锪制孔刀具，制

3、孔過程中斷屑困難，制孔中的毛刺控制困難，制孔中的刀具壽命短等關鍵難題。
　　本文首先針對鋁/鈦疊層結構的鉆鉸锪制孔加工的機理進行研究，基于鉆削單層材料和疊層結構的單因素試驗，從鉆鉸锪切削機理、切屑成形機理、毛刺成形機理以及制孔過程中的動力學特性四個角度對疊層結構制孔加工機理進行了闡釋。在對切屑形貌、毛刺種類進行劃分的基礎上，揭示了制孔工藝參數(shù)與切屑形貌、毛刺高度以及動力學特性之間的影響規(guī)律。
　　基于不同結構刀具的制孔試驗研

4、究刀具結構對制孔過程中的切屑形貌、毛刺高度、制孔切削力和制孔精度的影響規(guī)律，提出鉆鉸锪加工過程中刀具角度和刀具材料的選擇原理，為鉆鉸锪一體化刀具的結構、角度設計和材料選擇提供依據(jù)。試驗研究了所設計的鉆鉸锪一體化刀具為鋁/鈦疊層結構制孔過程中的各個參量的制孔特征，并以此對刀具進行評價。
　　為保證刀具的穩(wěn)定可靠，本文在研究傳統(tǒng)制孔刀具的主要破損形式的基礎上，從制孔軸向力和制孔精度的角度對一體化刀具的壽命進行評價，并研究了該刀具加工2