航空碳纤维复合材料构件无缺陷制孔方法的研究

       电镀金刚石钻头切削原理和普通的钻头不同，电镀金刚石钻头钻孔的本质为“以磨代钻”，制孔时每一个磨粒的运动轨迹是螺旋线。刀具端面上的磨粒为主切削部分，这些磨粒大多数是负前角，一个具有很大负前角的切削刃以很高的速度切入复合材料表面，磨粒切削刃和纤维之间产生摩擦、挤压作用，并且克服碳纤维和基体的弹性变形的阻力形成切屑。

       碳纤维增强复合材料(CFRP)作为一种先进的复合材料已经在飞机结构中得到了越来越广泛的应用，并不断地从非承力构件向次承力构诸如制孔毛刺、撕裂、分层缺陷等问题也越来越多，一直以来采用硬塑料板或铝板顶紧钻头出口处，防止复合材料孔出口面撕裂，严重影响了产品强复合材料加工问题，开发了一种贯穿全长的单向四槽螺旋硬质合金铣刀，较好地解决了切削热问题。美国堪萨斯州立大学Z.C. Li等人利用超声振动加工工艺，采用金属结合剂烧结金刚石钻头进行碳纤维复合材料钻孔研究，取得了较好的效果。波音公司针对碳纤维复合材料和钛合金钻削加工而研制的金刚石复合钻头可以实现复合材料与钛合金构件的一次加工，刀具寿命得到了大大的提高，钻孔质量也有所改善，同时提高了加工效率。

       目前我国装配制孔仍然以传统的硬质合金刀具为主，不仅刀具磨损严重，而且加工效率低下、加工质量不稳定。本文结合生产实践，从制孔缺陷形成过程的分析人手，分析了切削力对制孔缺陷的影响规律，探讨了“以磨代钻”工艺的实用价值，为改善和提高企业碳纤维复合材料构件制孔质量和效率提出了一条有效的技术途径。

资料下载:   航空碳纤维复合材料构件无缺陷制孔方法的研究.pdf