1.一種CFRP與鈦合金疊層結構鉆孔刀具壽命的預測方法,其特征在于,該方法的具體步驟如下:
步驟1、設置分層缺陷和撕裂缺陷的標準,即分層缺陷區(qū)域的最大直徑和撕裂缺陷區(qū)域的最大直徑;
步驟2、設置疊層結構鉆孔鉆頭磨鈍標準為鉆頭后刀面磨損值VB不大于0.08mm;
步驟3、根據(jù)公式(1)計算碳纖維復合材料產(chǎn)生分層缺陷的臨界軸向切削力,根據(jù)公式(2)計算撕裂缺陷的臨界軸向切削力;
其中,F(xiàn)AL為產(chǎn)生分層缺陷的臨界軸向切削力,Dm為分層缺陷區(qū)域最大直徑,DL為分層缺陷區(qū)域鉆孔直徑;FAT為產(chǎn)生撕裂缺陷的臨界軸向切削力,D′m為撕裂缺陷區(qū)域最大直徑,DT為撕裂缺陷區(qū)域鉆孔直徑;
步驟4、輸入初始鉆孔數(shù)量;
步驟5、根據(jù)疊層結構平穩(wěn)鉆孔階段鉆孔動態(tài)實時軸向切削力隨制孔數(shù)量變化的映射關系模型,計算在當前鉆頭結構幾何參數(shù)、鉆孔工藝參數(shù)和鉆孔數(shù)量條件下,動態(tài)實時的鉆孔軸向切削力;所述鉆孔動態(tài)實時軸向切削力隨制孔數(shù)量變化的映射關系模型如式(1)所示;
Fz=1.136N+102.927+Fzf (1)
其中,F(xiàn)z為鉆孔軸向切削力,N為鉆孔數(shù)量,F(xiàn)zf為鉆孔軸向切削力修正值,F(xiàn)zf的計算如式(2)所示;
其中,β為鉆頭螺旋角,αr為鉆頭外緣后角,為鉆頭頂角,Vc為鉆孔切削速度,fr為鉆孔每轉進給量;
步驟6、根據(jù)分層缺陷的臨界軸向切削力、撕裂缺陷的臨界軸向切削力、動態(tài)實時的鉆孔軸向切削力、分層缺陷評價分析模型和撕裂缺陷評價分析模型,計算當前動態(tài)實時鉆孔軸向切削力能夠產(chǎn)生的分層缺陷區(qū)域直徑和撕裂缺陷區(qū)域直徑;所述分層缺陷評價分析模型和撕裂缺陷評價分析模型分別如式(3)和式(4)所示;
如果動態(tài)實時鉆孔軸向切削力小于分層缺陷的臨界軸向切削力,分層缺陷區(qū)域直徑DL為0mm;如果動態(tài)實時鉆孔軸向切削力小于撕裂缺陷的臨界軸向切削力,撕裂缺陷區(qū)域直徑DT為0mm;
步驟7、如果步驟6計算獲得的分層缺陷區(qū)域直徑小于步驟1設置的分層缺陷區(qū)域最大直徑,則繼續(xù)執(zhí)行步驟8,否則執(zhí)行步驟12;
步驟8、如果步驟6計算獲得的撕裂缺陷區(qū)域直徑小于步驟1設置的撕裂缺陷區(qū)域最大直徑,則繼續(xù)執(zhí)行步驟9,否則執(zhí)行步驟12;
步驟9、根據(jù)疊層結構鉆孔平穩(wěn)初始階段鉆頭后刀面磨損值隨制孔數(shù)量變化的映射關系模型,計算在當前鉆頭結構幾何參數(shù)、鉆孔工藝參數(shù)和鉆孔數(shù)量條件下,鉆頭后刀面磨損值VB;所述鉆頭后刀面磨損值VB隨制孔數(shù)量變化的映射關系模型如式(5)所示;
VB=0.001333N-0.01333+VBf (5)
其中,VB為鉆頭后刀面磨損值,VBf為后刀面磨損修正值,VBf的計算如式(6)所示;
步驟10、如果步驟9計算獲得的鉆頭后刀面磨損值VB小于步驟2設置的磨鈍標準VB值,則繼續(xù)執(zhí)行步驟11,否則執(zhí)行步驟12;
步驟11、鉆孔數(shù)量增加1個,返回執(zhí)行步驟5;
步驟12、預測分析過程結束,設置疊層結構鉆孔刀具壽命為當前制孔數(shù)量,輸出鉆孔刀具壽命、分層缺陷區(qū)域直徑、撕裂缺陷區(qū)域直徑和鉆頭后刀面磨損值VB。