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Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 7-8/2021

07.07.2021 | ORIGINAL ARTICLE

Machining performance of PCD drill in low-frequency vibration-assisted drilling of CFRP/Ti6Al4V stack: with special emphasis on the plowing behavior

verfasst von: Chaoren Yan, Yan Chen, Haojun Yang, Ning Qian, Yijia Chen, Nan Guo

Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology | Ausgabe 7-8/2021

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Abstract

In low-frequency vibration-assisted drilling (LFVAD) of CFRP/Ti6Al4V stacks, owing to the different mechanical and thermal performances of the involved carbon fiber–reinforced plastic (CFRP) composite and Ti6Al4V alloy, the short tool life of commonly used carbide (WC) tools and rapidly deteriorated machining quality are the major problems. This paper aims to explore whether the polycrystalline diamond (PCD) tool can achieve a competitive effect on drilling CFRP/Ti6Al4V stacks compared with previous CFRP drilling studies. To avoid the frequent occurrence of chisel edge fracture in LFVAD of Ti6Al4V alloy, a model of plowing behavior is established and parametric experiments based on it are performed with both PCD and WC drills. It is found that the periodically dynamic force is the major factor causing the chisel edge fracture of the PCD drill, which can be alleviated by reducing the feed rate. Besides, by using PCD drills instead of WC drills in Ti6Al4V drilling, the exit burr height, drilling diameter deviation, and surface roughness value are reduced under each given parameter. Finally, PCD and WC drill bits are used to perform a wear test on the CFRP/Ti6Al4Vstacks under optimized parameters. The PCD drill achieves superior performance, including lower wear rate, better hole quality, and higher consistency. The experiments discussed in this paper provide some suggestions for selecting tools and cutting parameters when drilling CFRP/Ti6Al4V stacks.

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Literatur
24.
Zurück zum Zitat Davim JP (2009) Machining composites materials. Wiley, London Davim JP (2009) Machining composites materials. Wiley, London
Metadaten
Titel
Machining performance of PCD drill in low-frequency vibration-assisted drilling of CFRP/Ti6Al4V stack: with special emphasis on the plowing behavior
verfasst von
Chaoren Yan
Yan Chen
Haojun Yang
Ning Qian
Yijia Chen
Nan Guo
Publikationsdatum
07.07.2021
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology / Ausgabe 7-8/2021
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-021-07603-4

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