[發(fā)明專利]可收集鉆削粉塵的鉆削分層缺陷抑制裝置及抑制方法

有效

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112318608B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設計）人: 羅世通;董振;鄭智貞;張棟;武濤
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B26F1/16
• 分類號: B26F1/16;B26D7/02;B26D7/18;B26D7/00
• 代理公司: 北京康達聯(lián)禾知識產權代理事務所(普通合伙) 11461
• 代理人: 張冉舒

本發(fā)明涉及一種可收集鉆削粉塵的鉆削分層缺陷抑制裝置及其抑制方法，屬于纖維復合材料加工領域。可收集鉆削粉塵的鉆削分層缺陷抑制裝置包括緊固套、壓彈簧組件、固定套及錐形套；通過壓彈簧組件推動固定套使得錐形套壓緊待加工工件，并在鉆削處形成密封空間，將固定套上的抽氣口接入氣泵或鼓風機的抽氣口，即可在鉆削粉塵收集裝置內部形成負壓，經由過濾裝置可完成粉塵的收集；通過在待加工工件下方引入高壓氣體噴嘴，并建立了支撐氣壓p與軸向力分布載荷qsubgt;c/subgt;的對應關系，可在較高的軸向力載荷水平下完成無分層鉆削。

技術領域

本發(fā)明涉及纖維復合材料鉆削裝置，尤其涉及一種可收集鉆削粉塵的鉆削分層缺陷抑制裝置及抑制方法，屬于纖維復合材料加工領域。

背景技術

纖維復合材料是一種難加工材料，其主要原因在于成型工藝決定的層疊結構，使其內部的樹脂基體材料和纖維增強相材料在厚度方向上交替出現(xiàn)。纖維復合材料的總體性能主要由纖維增強相材料確定，纖維增強相力學性能往往優(yōu)于樹脂基體材料。在材料厚度方向上，兩層纖維增強相之間，只存在樹脂材料，強度較纖維增強相較弱，因此容易出現(xiàn)層間失效，導致脫粘。在纖維復合材料的鉆削過程中，由于刀刃的切削作用，在鉆削出口區(qū)域經常容易出現(xiàn)分層缺陷，降低整體構件剛度，嚴重時，導致構件報廢。

較常見的纖維復合材料增強相為玻璃纖維和碳纖維，常用的基體材料為以環(huán)氧樹脂為代表的樹脂材料。無論材料如何搭配，其鉆削過程中形成的切屑一般為細顆粒粉末。這種纖維復合材料鉆削粉塵存在著損害機床操作人員健康的風險，尤其是對人體肺部。當增強相材料為碳纖維時，細小的鉆削粉末顆粒可能還會導致設備電路短路。

因此，在纖維復合材料加工領域亟需一種即可抑制分層缺陷又可收集鉆削粉塵的裝置。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提供了一種可收集鉆削粉塵的鉆削分層缺陷抑制裝置及抑制方法，在完整鉆削過程中抑制鉆削分層缺陷的同時可有效收集鉆削粉塵。

為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種可收集鉆削粉塵的鉆削分層缺陷抑制裝置，包括緊固套、固定套及錐形套；所述緊固套與機床主軸的非旋轉部分螺釘固接，緊固套與所述固定套之間通過密封罩密閉連接，緊固套與所述固定套之間設有壓彈簧組件；所述壓彈簧組件置于密封罩外部；所述固定套上設有抽氣口，抽氣口可與氣泵、鼓風機等裝置的抽氣口連通；所述錐形套為設有外螺紋的錐形結構，且其錐面頂點開有圓形鉆孔；所述錐形套的外螺紋與固定套上設置的內螺紋旋接；所述錐形套上設有進氣口，錐形套下方設有高壓氣體噴嘴，高壓氣體噴嘴可由支架固定；高壓氣體噴嘴可與氣泵、鼓風機等裝置的出氣口連通；

優(yōu)選的，所述錐形套為可更換結構，適配不同直徑的鉆頭；

優(yōu)選的，所述緊固套與固定套之間設有直線限位桿，保持錐形套的運動方向與鉆頭軸線方向一致，不松動。

鉆削分層缺陷抑制方法，在纖維復合材料工件的鉆削過程中，由高壓氣體噴嘴在工件非鉆削面噴射高壓氣體對工件進行支撐，在軸向力分布載荷為q_c時，支撐氣壓為p；

p＝q_c-q_c^*?????????????????????(公式1)

式1中：q_c^*為臨界軸向力均布載荷；

式2中：R為鉆削孔半徑；G_c為工件分層裂紋擴展的臨界應變能釋放率；D是工件的彎曲剛度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有益效果在于：