为了研究碳纤维经编针织复合材料的钻削加工过程,通过分析经编针织物的细观结构,利用有限元分析软件ABAQUS建立复合材料钻削有限元模型,并联合用户子程序VUMAT定义复合材料的本构模型,模拟钻削加工过程。仿真结果表明Z向轴向力与进给速度呈正相关,与主轴转速呈负相关。通过对碳纤维经编针织复合材料进行钻削实验,将实验结果与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。为碳纤维经编针织复合材料钻削加工过程的优化提供了理论依据。

针对叠层材料钻削加工特点,提出一种通过改进遗传算法(SAMGA)优化学习向量量化(LVQ)网络的刀具磨损在线监测方法。该方法在刀具磨损监测实验过程中,采集制孔过程中的声发射信号与红外温度信号,利用小波包分解与主元分析法对采集到的信号进行滤波与降维处理,将处理后的信号特征作为输入特征向量导入到LVQ网络模型中,并通过改进遗传算法优化其初始权值与阈值。结果表明SAMGA-LVQ模型相比BP网络对于刀具磨损的预测识别精度更高,改进遗传算法对LVQ网络优化后训练速度有明显提升,更适用于刀具磨损在线监测系统。

建立了钻削加工中进给方向毛刺的形成模型,并对钻削加工过程中出现的毛刺类型进行了归类和分析,指出影响进给方向毛刺形成与变化的主要因素。通过钻削加工试验与相应的理论分析,系统揭示出毛刺出现、形成及变化发展的基本规律,进而开发出工件叠加钻削法、钻削用量优选法、钻头参数优化法、钻头结构优改法和工件终端部材料强化法等一系列减少和抑制钻削进给方向毛刺的技术和方法,为进一步提高钻削效率和钻削加工质量开辟了新路径。

针对工程陶瓷材料加工性能要求高传统加工方法难以保证加工质量提出将磨料水射流用于陶瓷钻削加工。通过理论研究建立磨料水射流钻削深度的理论模型以及分析陶瓷钻削断面质量。基于大量试验数据分析磨料水射流钻削参数对陶瓷钻削深度和孔壁表面粗糙度的影响。研究表明射流压力、横移速度、磨料流量和靶距对工程陶瓷钻削性能具有显著的影响。同时陶瓷孔内壁有锥度产生钻削盲孔时由于射流的阻塞作用在盲孔底部会形成袋状结构。