铝包木门窗钻孔参数对毛刺去除难度的影响

刘庆伦，冯嫦，叶珠建，黄俊锋

（中山火炬职业技术学院，广东中山528436）

铝包木门窗钻孔参数对毛刺去除难度的影响

刘庆伦，冯嫦，叶珠建，黄俊锋

（中山火炬职业技术学院，广东中山528436）

通过实验研究方法采用普通麻花钻对铝包木门窗材料进行钻孔，以进出孔毛刺大小及去除难易程度为主要依据衡量钻孔工艺参数的优劣。采用显微观察的方法对比不同参数下孔周围毛刺大小，为此类新型材料钻孔参数的选择提供参考。

钻孔；复合材料；铝包木；毛刺

铝包木门窗是在保留纯实木门窗特性和功能的前提下，将隔热断桥铝合金型材和实木通过机械方法复合而成的框体，充分照顾了木材和金属收缩系数不同的属性[1-2]。所选用的木材是生长在美国东部地区的红橡木，再经过严格筛选，以及防腐、脱脂、阻燃等处理，并采用高强度的黏合胶水，使木材的强度、耐腐蚀性、耐候性等方面都得到了保障，且具有隔热保温，密封隔音，坚固耐用等性能。根据新兴的环保复合铝包木装饰材料钻孔过程中出现的精度低、效率低的情况，上述制约复合材料钻孔制造的关键技术的解决必须从铝合金及木材钻孔机理出发，对两种材料钻孔的入钻现象、切屑的排出过程、钻头的磨损等科学问题进行深入的研究和探索。通过创新结构设计的方法设计适合铝包木复合材料的钻头是实现提升加工精度和加工效率的前提和必要基础[3]。本文通过实验研究分析铝包木材料钻孔过程中不同进给速度以及下钻面为铝面和下钻面为木面的情况下对毛刺去除难度的影响。

1　实验设计

本文中采用普通麻花钻对铝包木复合材料进行钻孔过程研究。钻头下钻的方式分为铝合金下钻和木材下钻两种不同的方式，实验过程中铝合金采用6063合金、木材选用装饰材料中常用的杉木，如图1所示，实验过程钻头自上而下进行钻孔加工，对加工后的结果通过显微图片的观察对比研究两种不同钻孔过程毛刺去除的难度。在加工过程中铝合金与杉木之间，根据装配关系有可能出现较大的缝隙。表1中列出实验过程中的主要实验对象及实验参数。

图1　钻孔示意图

表1　实验对象及参数

2　钻孔毛刺观测对比

本处是从两个方面：先对比铝面下钻和木面下钻的毛刺去除难度，然后再对比不同下钻速度下铝面下钻的毛刺形貌，因为在前一部分发现铝面下钻毛刺去除难度明显低于木面下钻的情况，因此在后一部分就没有分析不同下钻速度与木面下钻的毛刺影响。

如图2所示，钻孔过程中下钻表面不同其毛刺的形状不同。钻头入钻的表面孔边缘受到钻头与孔口边缘材料的挤压力作用形成了毛刺呈现圆环状凸起的形貌；钻头出孔表面在虎钳夹持侧面的装夹形式下，出孔在钻头轴向方向上没有约束，因此最后一层材料并未产生切削动作，而是在轴向力作用下挤压破裂并分离形成出孔层片状毛刺形状。图2中（1）图为铝面下钻，木面出孔的钻孔形式；（2）图中为木面入钻，铝面出孔的钻孔形式。对比两组图的毛刺大小及形状可以看出，进孔毛刺相对较小，出孔毛刺较大。铝合金毛刺去除的难度相对于木材毛刺，在毛刺大小相当的情况下木材的毛刺去除更加简单有效，因此对铝包木材料进行钻孔加工的时候从铝面下钻将更能有效的遏制难去除毛刺的产生从而提高加工效率。如图3所示。

如图3所示，对比不同进给速度下的铝面下钻进出孔的毛刺，250 mm/min参数下下钻进孔毛刺与200 mm/min参数下的进孔毛刺差别不大，而出孔毛刺，二者通过显微对比发现低进给速度下的出孔毛刺呈现相对粗团絮状，高进给速度下出孔毛刺呈现薄层片状。通过实验对比毛刺去除过程，层片状木屑毛刺的去除难度更低。对比图2中主轴钻速700 r/mim铝面下钻的出孔毛刺，高的主轴转速更能有效地抑制进出孔毛刺的大小。

图2　进出孔毛刺形状对比图

图3　进出孔毛刺形状对比图

3　结束语

本实验通过观察对比铝包木材料钻孔过程中的进出孔毛刺的显微相貌，发现在钻孔过程中从铝面下钻更能有效的抑制难去除毛刺的产生。出孔毛刺的抑制可以通过在出孔位置增加垫板的形式进一步抑制其产生的机理。在不同主轴转速及进给速度参数下，高的主轴转速及进给速度能抑制毛刺的产生，即可以通过提高转速等方式来抑制毛刺的产生，但高转速下木材加工易发热氧化，而进给速度地提高也受到机床本身性能的制约。

[1]胡娜．铝型材项目环境影响评价工程分析要点探讨[J]．广东化工，2016，43（10）：145-146

[2]胡福旭，李雷，高兴军．复合材料钻削研究的现状与发展趋势[J]．价值工程，2016，443（1）：242-243

[3]邵芳，王春江．麻花钻锥形钻尖刃磨参数的优化[J]．武汉科技大学学报，2015，38（6）：443-448.

Effect of Drilling Parameters of Aluminum Clad Wood Furniture on the Difficulty of Burr Removal

LIU Qing-lun，FENG Chang，YE Zhu-jian，HUANG Jun-feng
（Zhongshan Torch Polytechnic，Zhongshan Guangdong 528436，China）

Through the experimental study method using ordinary twist drill of aluminum clad wood materials for drilling，hole burrs size and the degree of removal of drilling process parameters is used as the main basis of quality to measure drilling parameters.In this paper，the micro observation method is used to compare the size of the hole around the hole with different parameters，so as to provide reference for the selection of drilling parameters for this new type of material.

drill；composite material；aluminum clad wood；burr

TG521

A

1672-545X（2016）10-0099-02

2016-07-01

中山市科技计划项目资助，（项目编号：2014A2FC293）

刘庆伦（1982-），男，山东龙口人，讲师，硕士，研究方向：机械制造技术。