[發明專利]用于CFRP加工的鉆頭及其結構參數的實驗確定方法

有效

• 申請號: 201410185157.6
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103970995B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 勵政偉;陳明;顧立晨;邱坤賢;安慶龍
• 申請（專利權）人: 上海工具廠有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;B26F1/16
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 祖志翔

1.一種用于CFRP加工的鉆頭的結構參數的實驗確定方法，其特征在于：通過不同直徑預制孔的鉆削實驗獲得鉆頭主切削刃上的切削力和切削溫度分布，通過碳纖維增強復合材料的正交自由切削實驗獲得切削力和切削溫度與鉆頭各結構參數之間的函數關系，利用已知的鉆頭前角角度，依據切削力和切削溫度平均分布的原則，確定所述鉆頭后角角度和鈍圓半徑沿主切削刃分布的參數數值，根據確定的參數數值制備所述鉆頭。

2.根據權利要求1所述的用于CFRP加工的鉆頭的結構參數的實驗確定方法，其特征在于：所述的實驗確定方法包括以下具體步驟：

第一步，在碳纖維增強復合材料的層合板上設置直徑以單位長度逐級遞增的一系列的預制孔，使用選定鉆頭在各預制孔上進行鉆孔實驗，并測量和記錄所述鉆頭的主切削刃上產生的切削力和切削溫度，使用同一鉆頭在所述層合板上無預制孔處進行鉆孔實驗，并測量和記錄所述鉆頭的主切削刃上產生的切削力和切削溫度，通過數據處理將切削力和切削溫度沿所述鉆頭主切削刃的分布擬合為下列多項式函數：

F(x)＝a₁x³+b₁x²+c₁x+d₁，式(4)，

T(x)＝a₂x³+b₂x²+c₂x+d₂，式(5)；

第二步，使用具有不同前角、后角和鈍圓半徑的鉆頭在碳纖維增強復合材料上進行自由切削的正交實驗，每一因素分別采用5個水平，在實驗中測量和記錄各鉆頭的主切削刃上產生的切削力和切削溫度，通過數據處理將切削力和切削溫度與鉆頭各結構參數之間的關系擬合為下列多元二次函數：

F_γ，α＝a₃γ²+b₃γ+c₃α²+d₃α+e₃，式(6)，

Tγ,α,R0=a4γ2+b4γ+c4α2+d4α+e4R02+f4R0+g4,]]>式(7)；

第三步，根據由第一步獲得的式(4)和式(5)、由第二步獲得的式(6)和式(7)以及已知的所述鉆頭的前角分布函數γ(x)，依據平均分布的原則重新分配主切削刃上的切削力和切削溫度，從而確定如下所述鉆頭后角角度和鈍圓半徑沿主切削刃的分布函數，并據之計算該后角角度和鈍圓半徑參數的具體數值：

α(x)=-d3±d32-4c3(a3γ(x)2+b3γ(x)+e3-a14-b13-c12-d1)2c3,]]>式(2)，

R0(x)=-f4±f42-4e4(a4γ(x)2+b4γ(x)+c4α(x)2+d4α(x)+g4-a24-b23-c22-d2)2e4,]]>式(3)，

上述式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)和式(7)中，

F為切削力，T為切削溫度，R為鉆頭半徑，r為主切削刃上測定點的半徑值，γ為鉆頭前角角度，α為鉆頭后角角度，R₀為鉆頭鈍圓半徑，

a₁、b₁、c₁、d₁、a₂、b₂、c₂、d₂、a₃、b₃、c₃、d₃、e₃、a₄、b₄、c₄、d₄、e₄、f₄、g₄為擬合所得常數；

γ(x)為已知的所述鉆頭的前角沿主切削刃分布的函數；

第四步，根據第三步獲得的后角角度和鈍圓半徑的具體參數數值刃磨制備所述鉆頭。