[发明专利]用于CFRP加工的钻头及其结构参数的实验确定方法

权利要求书

1.一种用于CFRP加工的钻头的结构参数的实验确定方法，其特征在于：通过不同直径预制孔的钻削实验获得钻头主切削刃上的切削力和切削温度分布，通过碳纤维增强复合材料的正交自由切削实验获得切削力和切削温度与钻头各结构参数之间的函数关系，利用已知的钻头前角角度，依据切削力和切削温度平均分布的原则，确定所述钻头后角角度和钝圆半径沿主切削刃分布的参数数值，根据确定的参数数值制备所述钻头。

2.根据权利要求1所述的用于CFRP加工的钻头的结构参数的实验确定方法，其特征在于：所述的实验确定方法包括以下具体步骤：

第一步，在碳纤维增强复合材料的层合板上设置直径以单位长度逐级递增的一系列的预制孔，使用选定钻头在各预制孔上进行钻孔实验，并测量和记录所述钻头的主切削刃上产生的切削力和切削温度，使用同一钻头在所述层合板上无预制孔处进行钻孔实验，并测量和记录所述钻头的主切削刃上产生的切削力和切削温度，通过数据处理将切削力和切削温度沿所述钻头主切削刃的分布拟合为下列多项式函数：

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、后角和钝圆半径的钻头在碳纤维增强复合材料上进行自由切削的正交实验，每一因素分别采用5个水平，在实验中测量和记录各钻头的主切削刃上产生的切削力和切削温度，通过数据处理将切削力和切削温度与钻头各结构参数之间的关系拟合为下列多元二次函数：

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，根据由第一步获得的式(4)和式(5)、由第二步获得的式(6)和式(7)以及已知的所述钻头的前角分布函数γ(x)，依据平均分布的原则重新分配主切削刃上的切削力和切削温度，从而确定如下所述钻头后角角度和钝圆半径沿主切削刃的分布函数，并据之计算该后角角度和钝圆半径参数的具体数值：

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为切削力，T为切削温度，R为钻头半径，r为主切削刃上测定点的半径值，γ为钻头前角角度，α为钻头后角角度，R₀为钻头钝圆半径，

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

γ(x)为已知的所述钻头的前角沿主切削刃分布的函数；

第四步，根据第三步获得的后角角度和钝圆半径的具体参数数值刃磨制备所述钻头。