● 摘要
飞机紧固孔加工质量是直接影响飞机寿命的最关键因素，一直以来都作为国内外众多院校研究单位的重点研究对象。而随着新型难加工材料在航空航天领域的大范围使用，紧固孔的加工质量及加工效率成为了制约其推广应用的主要因素。本文针对难加工材料中的碳纤维复合材料精制孔进行了铰削和锪窝的相关实验研究，并对加工孔径精度及锪窝平齐度的影响因素进行了一定的理论分析及实验验证。本文由以下几部分构成：
首先，介绍分析了超声椭圆振动加工的机理，刀具在该激励作用下的运动轨迹及加工过程中理论的加工模型，分析概括了超声椭圆振动加工过程中的特点，并对超声椭圆振动加工对于加工表面形貌、切屑形态、刀具受力等方面进行理论分析。
其次，针对复材的精制孔加工，本文中进行了大量的复钛叠层的铰削实验。实验发现，对于手工制孔来说，选用的衬套精度及刀具前导的大小对于孔精度有着很大的影响，并分析了三种孔型的形成原因，最后做了相应的实验进行验证。此外，利用超声椭圆振动分别对复钛叠层进行了测力、测温、测粗糙度等实验，结果表明，超声椭圆振动铰孔能够提高叠层孔的精度，同时有效的提高钛合金孔壁的粗糙度，降低铰孔过程中所需要的进给力及扭矩，降低加工温度，此外，还能够降低钛合金的出口毛刺高度，并且利用超声振动加工，钛合金切屑变得细碎进而有利于切屑的排出。
最后，针对复材锪窝平齐度这一评价标准进行了对比试验，结果表明，利用超声振动进行锪窝加工，锪窝的平齐度要高于普通锪窝平齐度，同时，对超声振动锪窝加工进行了理论上的分析，认为超声振动加工一方面提高了刀具的切削能力，使得复材内部的碳纤维更加容易被切断，使得断口比较平齐，窝面质量高且稳定；再一方面，由于超声椭圆振动的特殊效果，使得刀具在实际锪窝加工中会额外地切除部分复材，锪窝深度要较大与普通锪窝深度。此外，还分别进行了超声与普通锪窝加工的力学参数测量实验，结果表面超声振动加工能够降低锪窝的进给力及扭矩，而且，选用PCD锪窝刀具，采用较高转速进行锪窝加工能够较为有效的提高锪窝加工质量，降低加工力及加工温度。
本文主要对复材铰孔和锪窝进行了较为基础的研究，为之后的超声椭圆振动铰孔及锪窝加工的工程化推广应用提供一定的参考依据。