[发明专利]一种玻璃纤维复材‑铝合金叠层材料大深径比小孔加工方法

说明书

技术领域

本发明一种玻璃纤维复材-铝合金叠层材料大深径比大深径比小孔加工方法，涉及一种机械加工工艺，尤其涉及一种叠层材料的大深径比小孔加工工艺。

背景技术

玻璃纤维复合材料凭借其密度低，比强度高等特点，在工程中得到越来越多的应用。特别是以玻璃纤维复合材料作为功能材料，以铝合金作为结构材料构成的玻璃纤维复材-铝合金叠层材料，既具备良好的力学性能，又具备很好的防隔热功能，在航空航天领域得到了非常广泛的应用。但由于玻璃纤维复合材料的切削性能差，同时小孔加工钻头直径小，长度较长，刚性很差，给加工工艺带来了很大挑战。传统工艺采用适用于玻璃纤维复合材料层加工的硬质合金钻头一次加工成型，当钻头加工玻璃纤维层时，钻头很容易就发生了较严重的磨损，当加工至金属层时，材料特性出现突变，造成切削力的突变，加之钻头切削刃较长，刚性很差，极易造成钻头断裂，据加工试验统计，传统工艺使用不同品牌的硬质合金钻头加工首孔的成品率低于70％，加工至第3孔时的成品率低于50％，这对产品质量带来了非常不利的影响。

目前，针对小孔加工的方法主要包括：1)电解加工、2)电火花加工、3)激光加工、4)振动加工。这些方法面对玻璃纤维复材-铝合金叠层材料加工的情况，存在明显不足：1)电解加工精度较差，同时电解液很可能造成玻璃纤维复合材料的变性，造成复合材料丧失功能；2)电火花加工只适用于导电材料，针对玻璃纤维这种不导电的非金属材料并不适用；3)激光加工的尺寸精度较差，且目前只适用于薄板的加工；4)振动加工对设备可靠性具有较高要求，且适用于硬度高的脆性材料加工，而本发明所述的非金属材料多是树脂基复合材料，硬度很低，其加工效果未见公开报道。

因此，迫切需要一种玻璃纤维复材-铝合金叠层材料大深径比小孔加工方法，有效解决此类小孔加工中钻头断裂率较高的问题，提高成品率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：是提供一种玻璃纤维复材-铝合金叠层材料大深径比小孔加工方法，该方法可有效解决此类此类小孔加工中钻头断裂的问题，大大提高工艺可靠性。

本发明的技术方案是：一种玻璃纤维复材-铝合金叠层材料大深径比小孔加工方法，包括以下步骤：

S1：准备刀具：一种为用于加工玻璃纤维复合材料层的硬质合金钻头，另一种为用于加工铝合金材料层的高速钢钻头；

S2：测量厚度：测量玻璃纤维复合材料层厚度H和胶层厚度h；

S3：装夹找正：根据机床形式，确定产品装夹方式，确保后续加工从玻璃纤维复合材料层一侧进刀；

S4：加工循环一：装夹所述的硬质合金钻头，循环进给深度不超过5mm，进给速度不超过30mmpm，啄钻至孔深等于H后退刀；

S5：加工循环二：降低进给速度至不超过0.5mmpm，啄钻至孔深等于H+δmm后退刀；

S6：加工循环三：换装夹所述的高速钢钻头，循环进给深度不超过2mm，进给速度不超过5mmpm，啄钻至设计深度后退刀。

其中：所述的大深径比小孔是一种直径为1.5～2mm，总深度为20～30mm，深径比为10～20的一类圆孔。

其中：所述的硬质合金钻头的小径全长大于玻璃纤维复合材料层厚度3～5mm，所述的高速钢钻头的小径全长大于设计孔深3～5mm，两种钻头的切削刃长度均为10～15mm，且小径直径均按照理论孔径的下差制造。

其中：三次循环加工中的主轴转速≥1000rpm。

其中：步所述的循环进给深度等于每个循环的轴向深度增量值，每次加工循环结束后，需退刀至工件外表面。

其中：所述的加工循环一过程中不使用切削液，每次进刀前，使用压力空气吹除钻头及孔内的切屑。

其中：所述的δ的取值范围为h+0.5～h+1mm，略大于胶层厚度。

其中：所述的加工循环二和加工循环三使用工业酒精冷却，每次进刀前，首先使用压力空气吹除钻头及孔内的切屑，然后用压力喷壶在钻头和孔内喷洒工业酒精。

(三)有益效果