CFRP、钛合金螺旋铣孔过程CVD金刚石涂层刀具磨损机理研究

论文摘要

近些年来，钛合金和碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic，简称CFRP)因其优良的物理机械性能被广泛用于航空航天领域。然而，它们均属于典型的难加工材料，对刀具的切削加工性能要求较高。本文针对钛合金、碳纤维复合材料制孔难题，着重将CVD金刚石涂层刀具应用于钛合金、碳纤维复合材料的制孔，并进行螺旋铣孔过程切削力及刀具磨损方面的相关研究。本文的主要内容如下：基于螺旋铣孔运动学与响应曲面法，对切削力中的轴向力进行研究，在正交试验中，利用SPSS数据处理软件对各组试验的轴向力进行回归分析和方差分析，并分析各个切削参数对轴向力大小的影响规律。基于金属切削原理中刀具磨损机理及钛合金切削加工特点，通过将TiAlN涂层螺旋铣孔专用刀具和CVD金刚石涂层螺旋铣孔专用刀具进行对比，分析两者在固定参数下的刀具磨损机理，研究CVD金刚石涂层刀具加工钛合金的可行性。针对CFRP的各向异性及切削加工特点，首先采用TiAlN涂层螺旋铣孔专用刀具和CVD金刚石涂层螺旋铣孔专用刀具进行定参数的螺旋铣削加工试验，并进行切削力及表面质量的分析。其次，采用CVD金刚石涂层立铣刀进行正交试验，得出CFRP螺旋铣孔过程轴向力的变化规律，并对该刀具进行切削力、制孔质量、磨损机理的相关研究，评价该刀具加工CFRP的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 钛合金制孔研究现状
• 1.2.2 碳纤维复合材料制孔研究现状
• 1.2.3 螺旋铣孔技术研究现状
• 1.2.4 CVD 金刚石涂层刀具加工钛合金、CFRP 的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 基于响应曲面法的 CFRP 螺旋铣孔切削力的预测
• 2.1 螺旋铣孔运动学分析
• 2.2 响应曲面法的基本原理
• 2.3 CFRP 螺旋铣孔过程切削力预测试验
• 2.3.1 CFRP 螺旋铣孔过程切削力预测试验仪器设备和材料
• 2.3.2 CFRP 螺旋铣孔切削力预测试验设计
• 2.3.3 CFRP 螺旋铣孔切削力预测试验结果及分析
• 2.3.4 CFRP 螺旋铣孔切削力预测试验结论
• 2.4 本章小结
• 第三章 钛合金螺旋铣孔 CVD 金刚石涂层刀具磨损机理研究
• 3.1 钛合金的切削加工性及刀具磨损特点
• 3.2 钛合金螺旋铣孔过程涂层硬质合金刀具磨损试验
• 3.2.1 钛合金螺旋铣孔过程刀具磨损试验工件材料和刀具选用
• 3.2.2 钛合金螺旋铣孔过程刀具磨损试验设备
• 3.2.3 钛合金螺旋铣孔过程涂层刀具磨损试验设计
• 3.3 钛合金螺旋铣孔过程刀具磨损试验结果和讨论
• 3.3.1 钛合金螺旋铣孔过程刀具所受切削力比较和讨论
• 3.3.2 钛合金螺旋铣孔过程两种涂层刀具磨损机理对比
• 3.3.3 钛合金螺旋铣孔过程涂层刀具磨损试验中涂层刀具寿命比较
• 3.4 钛合金螺旋铣孔过程涂层刀具磨损试验结论
• 3.5 本章小结
• 第四章 碳纤维复合材料螺旋铣孔 CVD 金刚石涂层刀具磨损机理探究
• 4.1 碳纤维复合材料制孔存在的问题
• 4.2 CFRP 螺旋铣孔 CVD 金刚石涂层刀具磨损试验设计
• 4.2.1 CFRP 螺旋铣孔涂层刀具磨损试验仪器设备和材料
• 4.2.2 CFRP 螺旋铣孔涂层刀具磨损试验原理
• 4.2.3 CFRP 螺旋铣孔涂层刀具磨损试验设计
• 4.3 碳纤维复合材料螺旋铣孔过程不同涂层刀具的切削力分析
• 4.4 两种涂层刀具螺旋铣孔质量及刀具磨损分析
• 4.5 CFRP 加工用 CVD 金刚石涂层立铣刀的切削力及刀具磨损分析
• 4.5.1 CFRP 加工用 CVD 金刚石涂层立铣刀的切削力分析
• 4.5.2 CFRP 加工用 CVD 金刚石涂层立铣刀的刀具磨损机理分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢