高体分SiCp/Al复合材料薄壁小孔钻削工艺机理与实验研究

目的 研究高体分SiCp/Al2024复合材料小孔钻削表面质量和出入口棱边缺陷形貌,为钻削加工提供一定理论基础.方法 用ABAQUS软件对薄壁板钻削加工的整个过程进行三维仿真模拟,采用直径为3 mm的PCD钻头对70％(体积分数)的SiCp/Al复合材料薄壁件进行钻削,采用单因素实验方案,通过改变主轴转速和进给速度检测复合材料已加工表面棱边的缺陷,并通过钻削实验验证有限元仿真的正确性.结果 薄壁小孔钻孔形成的过程中,表面会出现大量的凹坑、裂纹及划痕.当主轴转速N为3000、4000、5000 r/min,进给速度Vf为0.05、0.1075、0.1 m/min时,小孔内表面的粗糙度随主轴转速和进给速度的增大而明显降低.发现进给速度是影响钻削棱边缺陷质量的主要原因之一,随着进给速度的增大,断裂缺口的缺陷越明发显,毛刺的高度和厚度逐渐增加,缺陷越发严重;主轴转速对棱边缺陷质量的影响较小,主轴转速增大,颗粒与基体产生变形的现象较少,毛刺的高度和厚度也逐渐减小,材料脱离及断裂缺口现象得到明显改善.结论 当主轴转速为5000 r/min、进给速度为0.1 m/min时,加工表面较为光滑,材料的表面形貌较好,粗糙度为1.331μm.棱边缺陷随进给速度的增大和主轴转速的减小变得严重.