Novel chip-breaking structure of step drill for drilling damage reduction on CFRP/Al stack

Wang, Fuji; Zhao, Meng; Fu, Rao; Yan, Jian-bo; Qiu, Shen; Hao, Jiaxuan

doi:10.1016/j.jmatprotec.2020.117033

Cited by 20 publications

(6 citation statements)

References 16 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Детальний статистичний аналіз наявних тенденцій в оцінці різних умов процесу підкреслив існування тенденції визначення або описування процесу свердління через вимірювання осьової сили та крутного моменту [21], розшарування [5], [27]- [31], температури свердління [32], [33] та інших характеристик процесу.…”

Section: вплив параметрів процесу свердлінняunclassified

“…Геометрія різального інструмента, інструментальний матеріал та покриття є важливими факторами, які впливають на умови процесу свердління. Оптимізація геометрії різального інструмента здебільшого стосувалася визначення впливу подвійного головного кута [27], [34], ширини поперечної різальної кромки [35], спеціальної та ступінчастої геометрії свердла [5], [28], [31], конструкції допоміжної різальної кромки [30], [36], а також інструментального матеріалу [37], [38], покриття інструмента [39] на параметри якості отворів або характеристик процесу свердління.…”

Section: вплив різального інструментаunclassified

See 1 more Smart Citation

Critical Analysis of the Current Trends in Ensuring the Holes Quality when Drilling CFRP/Titanium Alloy Stacks

Kolesnyk,

Lysenko,

Basov

et al. 2023

VVPI

View full text Add to dashboard Cite

У останні десятиліття пакети вуглепластик/титановий сплав набули поширення у виробництві компонентів авіаційної техніки на противагу використанню окремо волокнистих матеріалів та металевих сплавів, що пов'язано з вищими фізико-механічними та експлуатаційними властивостями пакетів у порівнянні зі сплавами. Разом з розширенням сфери застосування пакетів вуглепластик/титановий сплав збільшились і валова частка механічних операцій, що значною мірою пов'язано з необхідністю з'єднання шарів вуглепластику з шарами титанового чи алюмінієвого сплаву. У цьому контексті найпоширенішою операцією механічної обробки є свердління отворів. Одночасне оброблення різних за структурою, хімічним складом та фізико-механічними характеристиками матеріалів пакетів викликає низку викликів як перед дослідниками, так і інженерами в аспекті забезпечення економічної точності та якості отворів у шарах вуглепластику та титанового сплаву. Незважаючи на великий обсяг досліджень зі свердління отворів у пакетах вуглепластик/титановий сплав, всебічне розуміння основних параметрів свердління та їхній вплив на точність та якість отворів є недостатнім. Метою статті є критичний огляд процесів свердління отворів у пакетах вуглепластик/титановий сплав та вплив цих процесів на параметри обробки. Для узагальнення сучасних досягнень в галузі обробки пакетів проведено комплексний аналіз літератури. Розглянуті аспекти, які включають вплив режимів різання та технологій механічної обробки на показники якості отворів. Особливу увагу приділено обговоренню параметрів свердління у перехідній зоні шарів пакета, а також впливу різних стратегій і послідовності свердління на результати свердління пакетів вуглепластик/титановий сплав. Зокрема, вказано на поточні недоліки дослідження та означено подальші напрямки досліджень. Стаття спрямована на надання науковому та виробничому співтовариству повного розуміння процесів свердління пакетів.

show abstract

Section: вплив параметрів процесу свердлінняunclassified

Section: вплив різального інструментаunclassified

Critical Analysis of the Current Trends in Ensuring the Holes Quality when Drilling CFRP/Titanium Alloy Stacks

Kolesnyk,

Lysenko,

Basov

et al. 2023

VVPI

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Wang et al proposed a new composite stepped tapered diamond bit and performed comparative machining tests with twist drills, and the results showed that the composite bit can reduce the thrust force, which can effectively reduce the tear size at the exit of C/SiC composite materials holes [8]. Wang et al in order to reduce the chip damage in CFRP/Al tacks laminated primary drilling, a new structure of step drill bit was researched and developed, proposing to add chip breaking structure on the front cutter face of the second step to effectively crushing the aluminum chips into small sizes and improving the surface quality of CFRP [9]. Qiu et al designed a step drill with different diameter ratios for drilling CFRP with different cutting parameters in order to reduce the influence of cross-edge on CFRP delamination, and the results showed that the best hole exit quality could be obtained with a diameter ratio of 0.5 [10].Fernández-Pérez et al compared and analyzed the effect of step geometry and double-tip geometry on CFRP material for drilling, and found that the double-tip drill bit produced greater thrust and torques [11].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Research on chip mechanism of Inconel 718 with ultrasonic assisted drilling by step drill

Wang

Fang

2023

Int J Adv Manuf Technol

View full text Add to dashboard Cite

Nickel-based high-temperature alloys (Inconel 718) are considered to be difficult-to-machine materials with high yield strength and high-temperature strength properties and are widely used in the aerospace industry. Due to the low thermal conductivity of Inconel 718 material, it tends to cause severe tool wear. In this paper, three step drills with different second point angles are proposed and compared with common twist drills to analyze the effect of spindle speed on torque and thrust. The thrust and torque models of twist drill and step drill bits are firstly established, and then the critical burr generating state of the drill bit is analyzed. The experimental and finite element simulation analyses of the four types of drills show that the step drill has the advantages of lower drilling torque, lower thrust, less exit burr, less effective stress, and higher chip flow rate compared with the common twist drill, and the thrust and torque decrease as the second point angle of the step drill decreases. In addition, the step drill is then compared with conventional drilling (CD) and ultrasonic-assisted drilling (UAD) to analyze the differences in temperature and chip morphology, and the results show that the machining temperature is lower and chip breaking performance is better under ultrasonic-assisted drilling.

show abstract

“…Zhang et al [ 27 , 28 ] analyzed the impacts of axial force and hole-exit temperature on the hole-exit surface damages. Bai et al [ 29 ] and Wang et al [ 30 ] proposed a novel mechanical model to predict a drilling thrust force with tool wear effects of unidirectional CFRP and CFRP/Al stack.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Thermo-Mechanical and Delamination Properties in Drilling GFRP Composites by Various Drill Angles

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

This manuscript aims to study the effects of drilling factors on the thermal-mechanical properties and delamination experimentally during the drilling of glass fiber reinforced polymer (GFRP). Drilling studies were carried out using a CNC machine under dry cutting conditions by 6 mm diameter with different point angles of ∅ = 100°, 118°, and 140°. The drill spindle speed (400, 800, 1600 rpm), feed (0.025, 0.05, 0.1, 0.2 mm/r), and sample thickness (2.6, 5.3, and 7.7 mm) are considered in the analysis. Heat affected zone (HAZ) generated by drilling was measured using a thermal infrared camera and two K-thermocouples installed in the internal coolant holes of the drill. Therefore, two setups were used; the first is with a rotating drill and fixed specimen holder, and the second is with a rotating holder and fixed drill bit. To measure thrust force/torque through drilling, the Kistler dynamometer model 9272 was utilized. Pull-in and push-out delamination were evaluated based on the image analyzed by an AutoCAD technique. The regression models and multivariable regression analysis were developed to find relations between the drilling factors and responses. The results illustrate the significant relations between drilling factors and drilling responses such as thrust force, delamination, and heat affect zone. It was observed that the thrust force is more inspired by feed; however, the speed effect is more trivial and marginal on the thrust force. All machining parameters have a significant effect on the measured temperature, and the largest contribution is of the laminate thickness (33.14%), followed by speed and feed (29.00% and 15.10%, respectively), ended by the lowest contribution of the drill point angle (11.85%).

show abstract

Novel chip-breaking structure of step drill for drilling damage reduction on CFRP/Al stack

Cited by 20 publications

References 16 publications

Critical Analysis of the Current Trends in Ensuring the Holes Quality when Drilling CFRP/Titanium Alloy Stacks

Critical Analysis of the Current Trends in Ensuring the Holes Quality when Drilling CFRP/Titanium Alloy Stacks

Research on chip mechanism of Inconel 718 with ultrasonic assisted drilling by step drill

Thermo-Mechanical and Delamination Properties in Drilling GFRP Composites by Various Drill Angles

Contact Info

Product

Resources

About