The Effect of Cutting Temperature on Carbide Drilling Life in the Process of CFRP/Steel Stacks Drilling

Abstract

Волокнисті полімерні композиційні матеріали (вуглепластик) широко використовуються в пакетах з металевими матеріалами. Шари пакету з’єднуються, як правило, болтами з’єднаннями. Таким чином свердління отворів є найбільш поширеною операцією при виготовленні пакетів вуглепластик / метал і метал / вуглепластик, що дозволяє отримати компоненти, які поєднують в собі високу міцність і малу вагу. У даній статті представлені експериментальні дослідження зношення інструменту, при свердлінні пакета вуглепластик / стали. Найбільш поширені проблеми обробки пакета вуглепластик / метал для вуглепластика є розшарування, витягування волокна, термічна деструкція і інтенсивне зношення інструменту. В останнє десятиліття найбільш досліджуваними параметри процесу свердління пакета вуглепластик / метал є осьова сили і крутний момент. Однак, вплив температури різання в процесі свердління пакета вуглепластик / метал на знос свердла досі залишається мало дослідженими. Метою даного дослідження є вивчення впливу температури різання на стійкість твердосплавного свердла. Вимірювання температури різання на задній поверхні свердла здійснювалося термопарою K – типу. Осьова сила була виміряна динамометром. Дані вимірювання температури різання та осьової сили була оцифровані аналого - цифровим перетворювачем (АЦП) і візуалізовані на персональному комп'ютері (ПК). Зношення свердла оцінювалось по критерію фаски зношення на задній поверхні на інструментальному оптичному мікроскопі. Експериментально було встановлено впливу температури різання на знос одно карбідного твердосплавного свердла. Було встановлено, що найбільш несприятливим поєднанням шарів матеріалів в пакеті при свердлінні є вуглепластик / метал.

Волокнистые полимерные композиционные материалы (углепластик) широко используются в пакетах с металлическими материалами. Слои пакета соединяются, как правило, болтами соединениями. Таким образом сверления отверстий является наиболее распространенной операцией при изготовлении пакетов углепластик / металл и металл / углепластик, что позволяет получить компоненты, которые сочетают в себе высокую прочность и малый вес. В данной статье представлены экспериментальные исследования износа инструмента, при сверлении пакета углепластик / стали. Наиболее распространенные проблемы обработки пакета углепластик / металл для углепластика расслоение, вытягивания волокна, термическая деструкция и интенсивное износ инструмента. В последнее десятилетие наиболее исследуемыми параметры процесса сверления пакета углепластик / металл является осевая силы и крутящий момент. Однако, влияние температуры резания в процессе сверления пакета углепластик / металл на износ сверла до сих пор остается мало исследованным. Целью данного исследования является изучение влияния температуры резания на стойкость твердосплавного сверла. Измерение температуры резания на задней поверхности сверла осуществлялось термопарой K - типа. Осевая сила была измерена динамометром. Данные измерения температуры резания и осевой силы была оцифрованные аналого - цифровым преобразователем (АЦП) и визуализированы на персональном компьютере (ПК). Износ сверла оценивалось по критерию фаски износа на задней поверхности на инструментальном оптическом микроскопе. Экспериментально было установлено влияния температуры резания на износ равно карбидного твердосплавного сверла. Было установлено, что наиболее неблагоприятным сочетанием слоев материалов в пакете при сверлении является углепластик / металл.

The fiber reinforced plastic (CFRP) are widely used in stacks with metallic materials. The parts are usually bolted together during assembling procedure. That is why drilling is one of the most widely used operations for machining of CFRP/metal and metal/CFRP stacks. That allows to obtain components, which combine high strength and low weight. This paper presents tool wear study based on the drilling experiment of CFRP/ steel stack. The most com-mon problems of CFRP/metal stacks machining are CFRP delamination, fiber pull - out, thermal degradation and intensive tool wear. Last decade such parameters of CFRP/metal stacks drilling as axial force and torque are In the focus of researches. However, the cutting temperature in the drilling process of CFRP/metal stack and its influence on drill bit wear is still not fully gained at the present time. The purpose of current study is to investigate the effect of cutting temperature on the tool life of carbide drill. The temperature was measured with K type thermocouple which was embedded on the flank surface of the drill. Axial force was measured with dynamometer. Data of cutting temperature and axial force was digitalized with analog - digital converter (ACD) and visualized on personal computer (PC). The dominating tool wear mode when drilling CFRP/steel - was flank wear which was measured with optical microscope. The experimental study of cutting temperature effect on the tool wear of car-bide drill was established. It was found that the most unfavourable combination of stack materials in the conditions of drill wear Is CFRP/metal.