摘要: 螺旋铣孔是一种适用于典型难加工材料的制孔工艺技术。在螺旋铣孔过程中，刀具在绕其自身轴线旋转的同时进行螺旋进给，制孔过程中可以降低切削力，改善刀具磨损状况和成孔质量。随着科技的发展，碳纤维复合材料(CFRP)在航空领域应用越来越广泛，制孔... 展开 螺旋铣孔是一种适用于典型难加工材料的制孔工艺技术。在螺旋铣孔过程中，刀具在绕其自身轴线旋转的同时进行螺旋进给，制孔过程中可以降低切削力，改善刀具磨损状况和成孔质量。随着科技的发展，碳纤维复合材料(CFRP)在航空领域应用越来越广泛，制孔质量与刀具磨损问题日益突出。作为加工过程中的重要参数，切削力的大小与刀具磨损和制孔质量直接有关。因此本文采用球头铣刀对碳纤维复合材料螺旋铣孔过程中的切削力以及相关基础性问题展开研究。主要研究内容如下: (1)基于螺旋铣孔工艺运动学特性以及球头铣刀的几何形状，立足于经典的机械切削力模型，构建了球头铣刀螺旋铣孔过程中的切削力解析模型，模型中综合了刀具自转和围绕孔中心公转以及轴向进给的影响，同时考虑螺旋铣孔过程中刀具底刃切削的作用以及复合材料的各向异性，完善了切削力模型。 (2)搭建了螺旋铣孔试验平台，开展了球头铣刀碳纤维复合材料的螺旋铣孔试验研究，试验过程中采集了不同切削参数条件下的三向切削力信号，详细分析了切削参数对三向切削力的影响，结果显示切削参数的影响呈现典型的非线性特征;全面分析了球头铣刀在复合材料螺旋铣孔过程中刀具磨损状态和成孔质量，并分析了切削参数、刀具磨损情况和制孔加工缺陷之间的关系。 (3)基于响应曲面法针对切削力进行了研究，并对切削力的极值进行了预测;依据螺旋铣孔试验所测量的切削力，采用瞬时系数方法对切削力系数进行了识别，并利用识别出的切削力系数对不同切削参数情况下的复合材料螺旋铣孔切削力进行了模拟仿真，验证了切削力解析模型的正确性;采用神经网络模型对切削力系数开展了预测，使得切削力模型的适用范围更广。 研究成果对于深入了解碳纤维复合材料螺旋铣孔的本质以及工业化应用，具有积极的指导意义。 收起