ｌ 引言 近年来，随着复合材料在航空航天工业广泛的应用，有关其机械加工的研究显得日益重要。就目前飞 机零、部件上使用最多的碳复合材料而言，经常需要大量的钻孔加工，由于复合材料成分不均匀、 各向异性，因此，与金属材料相比，其钻削过程和钻孔质量都具有特殊的性质。用传统的加工方法 加工复合材料，不仅钻孔质量得不到保证，而且钻头很快就磨损甚至报废。为了解决碳复合材料钻 孔的难题，我们对刀具材料、几何参数、切削速度和进给量等各方面进行了大量的对比实验和工艺研究实验，为碳复合材料的更广泛应用提供了可靠的专用刀具和加工工艺参数。２钻孔实验与分析２．１材料选择实验 用不同材料的钻头，在厚度为卜；ｌ，含胶量为４０％（体积含量）的碳复合材料板上进行钻孔实验 ，钻头的钻出面加塑料垫片。钻头直径小５，后角ａｌ二１３Ｏ，钻头转速，；二１４００１／１山ｌ。钻头的磨损情况见图互。表互为钻头径向磨损和钻孔质量。由图互和表互可以看出：用常规材料（ＷＩＳＣｒ４Ｖ、Ｃｏ５Ｓｉ）的钻头加工碳复合材料，钻头磨损相当严重，且钻孔的周围复合材料分层量大，最大可达 ３．ｓｔｉｌｌ；而采用硬质合金钻头来加工，钻头的磨损悄况大大下降，而且孔的质量好，其孔周围复合材料的分层仅为０．３ｍｍ左右。２．２ 钻头的后角选择实验 在厚度为ｓｍｍ的复合材料板上钻４５的孔，选用硬质合金钻头，螺旋角ｐ二２３ｃｉａ头顶角２ ４二１１８”，钻头转速ｎ二１４０（）／ｍｉｎ，钻头磨损与钻孔质量见表二。 由上表可以看出，钻头后角为２５”或３０”时，其制出的孔周围分层和毛刺均大；而用后角为 １３ｏ＄ ２０“的钻头钻孔，孔的质量能得到保证，且钻头磨损小。２．３ 钻头转埂实验 选用硬质合金钻头，顶角Ｚｏ二１１８’，
螺旋角０二２３”，采用不同的转速，在厚度为ｓｍｍ的 碳复合材料板上钻小５的孔，每组钻１０个孔，进给量为０．０８３。ｌｉｎ八。实验结果见表３。从上表可以看出，用高速钻孔分层小，且孔的质量较好。但是饲转速，钻头的磨损较快，每刃磨一次 ，可钻出公差在０．ｌｍｍ范围内的孔（２０－３０）个，此时钻头磨损的ＶＢ值达到０．０８－ ０．ｌｍｌｎ，如果磨损超过０．ｌｍｍ还不刃磨，继续钻孔，将产生大于１．２７ｍ工的分层。因此，在选择转速时，耍考虑钻孔质量和钻头塔损的大小。２．４进给且实骆 选用硬质合金钻头，顶角二中。１１８”，螺旋角Ｐ二２３“，后角吟二２０”，钻头转速ｎ二１４ ００ｒ／ｍｉｎ，采用不同的进给量，在厚度为ｓｍｍ的碳复合材料板上钻中５的孔，每组钻７个孔，实验结果见表４。由上表可以看出，进给量选在（０．００８－０．０２）ｍｍ八范围内，所钻孔分层较小，毛刺较少。１０士：Ｉ’ＪＦ口０口 由于碳复合材料结构的各向异性，带来了这种材料钻孔的特殊性，综合上面的实验，我们可以得出如下结论： 门）由于碳纤维在树脂中分布不均匀，钻孔时切削力波动大，导致钻出孔有分层现象。 （２）由于碳复合材料制件是叠层结构，层与层之间的粘接强度远远低于单独组合的结构强度，所以 ，制人年的防震性能低；同时，由于制件本身的强度高，耐磨性好，故在钻孔中的对钻头的磨损较大。（３）选用硬质合金占头，螺旋角ｐ二２３”，顶角２小二１１８”，后角。ｆ二１４０（）／ｍｉｎ－２５００ｒ／加ｎ此时所钻孔分层较小，毛刺较少；且钻头磨损量小。 （４）建议进给量选在（０．００８－０．０２）ｍｍ八范围内，转速在Ｉｔ二（１４皿－１５肋） ｔ／。山ｌ，此时所钻孔分层较少，毛刺较少，且钻头磨损最小。碳复合材料钻孔加工性研究@段宝$沈阳航空工业学院!沈阳110034
@庞丽君$沈阳航空工业学院!沈阳 110034
@蒲永伟$沈阳飞机制造公司!沈阳110036碳复合材料;;
钻孔;;加工工艺参数从刀具材料 、几何角度、切削用量等几个方面分析了碳复合材料钻孔工艺性和表面质量，给出了改善碳复合材料钻孔质量的工艺参数。1Wang T L. An analysis of delamination in drilling composites materiels.14 National SAMPE Tech. Conf.1982.
2 陈淑香.碳复合材料机翼钻孔、扩孔、锪孔及切割加工研究.沈飞工 艺研究所.