随着经济与科技的迅猛发展,反特种车辆的性能得到了很大的提高,这对特种车辆的防护和生存能力提出了更高的要求。不仅要求特种车辆具有良好的防护性能,还要其具有轻量化、高机动性等特点。因此,世界各国都积极开展特种车辆装甲防护单元的轻量化研究。在这些研究中,玻璃钢复合材料夹层结构被认为是一种很有应用前景的防护材料。

玻璃钢又称玻璃纤维增强塑料(GFRP),是以玻璃纤维及其制品为增强材料,合成树脂作为黏合剂,经过特定的成型工艺制作而成。玻璃钢复合材料夹层结构具有比重小、比强度高、比模量大、耐烧蚀、电性能优良等优点,广泛应用于国防、航空、航天以及工业建设中,已成为军工、民用领域中不可缺少的材料。但导热性差、各项异性等特点又使其加工不同于金属,所以需要改进传统的加工工艺来避免分层、孔径收缩、出入口破坏等加工缺陷。这些缺陷不但会影响到几何加工精度,更重要的是会导致加工好的试件出现无法装配、无法使用等情况。

国内外的相关研究多集中于玻璃钢薄板的试验研究,对于玻璃钢复合材料夹层结构的加工少有研究,并且厚板加工与薄板差异较大,因此,本文对玻璃钢复合材料夹层结构的钻削过程进行研究,并从钻削工艺角度提出改进措施。

1 钻削试验

1.1 试验材料及设备

本试验所用的是山东某研究所提供的玻璃钢复合材料夹层结构,其截面如图1 所示,面板材料为玻璃钢,夹层材料为轻质木材。该夹层结构总厚度为37mm,其中面板玻璃钢厚度为6mm,夹层轻质木材厚度为25mm,试件的整体尺寸为160mm×90mm×37mm。为了得到适当的转速、进给量,保证试验顺利进行,钻孔试验在Z5932 升降十字工作台立式钻床上进行。试验时取3 个转速值(450r/min、710 r/min、1120 r/min),3 个进给量(0.045 mm/r、0.071 mm/r、0.112 mm/r),3 种材质(高速钢、硬质合金、聚晶金刚石)直径均为 12mm的麻花钻。