高密度芳纶纸蜂窝磨削加工试验研究

摘要

芳纶纸蜂窝由芳纶纤维和酚醛树脂复合而成，具有密度小、比强度和比刚度高等优点，广泛应用于航空航天领域。高密度芳纶纸蜂窝中硬脆性的酚醛树脂含量较高，压缩强度、剪切强度及模量等力学性能更好，但是由于其制备过程中需要多次浸胶和固化，因而在固化成型后很难进行加工。 为了满足高密度芳纶纸蜂窝的加工需求，本文根据高密度芳纶纸蜂窝的材料特点，采用金刚石砂轮磨削的加工方法，分析了不同磨削方向下材料的去除过程。在磨削试验的基础上，归纳了高密度芳纶纸蜂窝在磨削过程中的六种典型特征形貌：双层芳纶纸变宽，芳纶纸粘连、芳纶纤维拔出、酚醛树脂剥落、酚醛树脂孔洞和酚醛树脂磨痕。结合形貌特征对使用性能的影响，总结出双层芳纶纸变宽、未分离切屑和纤维拔出三种磨削加工缺陷，并采用双层芳纶纸的宽度，未分离切屑的宽度和纤维拔出的数量等三个参数作为定量分析高密度芳纶纸蜂窝磨削加工质量的评价方法，为评价高密度芳纶纸蜂窝的磨削加工质量提供参考。 采用单因素试验的方法，分别开展了高密度芳纶纸蜂窝端面磨削和圆周磨削试验，研究了主轴转速、进给速度、切削深度和磨削方向对形貌特征和磨削力的影响规律。试验结果表明，不同磨削方法和工艺参数对高密度蜂窝的形貌特征和磨削力的影响有较大差异： 在形貌特征方面，当砂轮沿蜂窝孔格L方向端面磨削时，增大主轴转速可以获得良好的磨削形貌，增大进给速度会加剧芳纶纤维拔出的产生，增大切削深度有利于抑制双层芳纶纸的变宽，但会加剧未分离切屑的产生。在圆周磨削时，当砂轮沿蜂窝孔格L方向磨削时，增大主轴转速和切削深度在给定的切削条件下均能获得良好的加工形貌，而砂轮沿W方向磨削的加工形貌明显比沿L方向的差。 在磨削力方面，当砂轮沿蜂窝孔格L方向端面磨削时，切向力Ft和法向力Fn都随主轴转速的增大而减小，随进给速度和切削深度的增大而增大。当砂轮沿蜂窝孔格W方向圆周磨削时，切向力Ft和法向力Fn都随主轴转速的增大而减小，随切削深度的增大而增大。在相同切削条件下，磨削方向对切向力Ft的影响不大，沿L方向磨削时的法向力Fn一般比沿W方向的大。

目录

声明

1 绪论

1.1 高密度芳纶纸蜂窝材料简介

1.1.1 高密度芳纶纸蜂窝的材料特点

1.1.2 高密度芳纶纸蜂窝的制备工艺

1.1.3 高密度芳纶纸蜂窝的应用现状

1.2 不同密度芳纶纸蜂窝加工技术的研究现状

1.2.1 中、低密度芳纶纸蜂窝的高速铣削加工

1.2.2 低密度芳纶纸蜂窝的超声切削加工

1.2.3 高密度芳纶纸蜂窝的加工现状

1.3 课题来源、研究目的和意义、主要研究内容

1.3.1 课题来源

1.3.2 研究目的和意义

1.3.3 主要研究内容

1.4 本章小结

2 高密度芳纶纸蜂窝磨削形貌特征

2.1 高密度芳纶纸蜂窝的结构分布

2.2 高密度芳纶纸蜂窝磨削加工方法

2.2.1 磨削加工方法

2.2.2 不同磨削方向下的材料去除过程分析

2.3 高密度芳纶纸蜂窝磨削形貌特征

2.3.1 双层芳纶纸变宽

2.3.2 芳纶纸粘连

2.3.3 芳纶纤维拔出

2.3.4 酚醛树脂剥落

2.3.5 酚醛树脂孔洞

2.3.6 酚醛树脂磨纹

2.4 高密度芳纶纸蜂窝磨削加工质量评价方法

2.5 本章小结

3 高密度芳纶纸蜂窝端面磨削试验研究

3.1 试验条件

3.1.1 试验装置

3.1.2 试验材料

3.1.3 砂轮的选择

3.1.4 试验方法和参数

3.2 高密度芳纶纸蜂窝端面磨削形貌特征研究

3.2.1 主轴转速对形貌特征的影响

3.2.2 进给速度对形貌特征的影响

3.2.3 切削深度对形貌特征的影响

3.3 高密度芳纶纸蜂窝端面磨削磨削力研究

3.3.1 主轴转速对磨削力的影响

3.3.2 进给速度对磨削力的影响

3.3.3 切削深度对磨削力的影响

3.4 本章小结

4 高密度芳纶纸蜂窝圆周磨削试验研究

4.1 试验条件

4.1.1 试验装置

4.1.2 试验方法和参数

4.2 高密度芳纶纸蜂窝圆周磨削形貌特征研究

4.2.1 主轴转速对形貌特征的影响

4.2.2 切削深度对形貌特征的影响

4.2.3 磨削方向对形貌特征的影响

4.3 高密度芳纶纸蜂窝圆周磨削磨削力研究

4.3.1 主轴转速对磨削力的影响

4.3.2 切削深度对磨削力的影响

4.3.3 磨削方向对磨削力的影响

4.4 本章小结

结论

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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