復(fù)合材料機(jī)翼,包括翼梁炭箭、桁條和蒙皮等這樣的結(jié)構(gòu)件响徒，通常由各種不同成分的碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成厌圈。其他要求苛刻的結(jié)構(gòu)（例如中央翼盒）门俏，由幾種復(fù)合材料構(gòu)成，通常還覆以鋁合金和鈦合金疊層摩疑。這些復(fù)材部件上存在著大量緊固件的孔需要加工危融，由于緊固件孔的制造品質(zhì)直接關(guān)乎產(chǎn)品的安全性，因而相關(guān)孔加工刀具的發(fā)展正日益成為復(fù)合材料加工行業(yè)的關(guān)注要素雷袋〖辏基于復(fù)材本身特性的制造缺陷，鉆削CFRP復(fù)合材料會涉及分層和劈裂等問題楷怒。此外蛋勺，如果用同一支刀具在各種航空結(jié)構(gòu)件中的復(fù)材和金屬疊板（如鋁合金或鈦合金）上制孔時，就需要選擇專注于具體應(yīng)用的解決方案鸠删，這一點(diǎn)非常重要抱完。如此一來，刀具也就必須應(yīng)對完全不同的工況刃泡、迥然不同的材料加工性能巧娱、切屑成形以及排屑。

CFRP和CFRP/金屬疊板零件上需要加工的部位通常少于傳統(tǒng)金屬零件捅僵，但由于其材料加工性能的特殊性家卖，對產(chǎn)品品質(zhì)要求更為苛刻眨层。CFRP復(fù)材的加工涉及到纖維的割斷荷右，這時為了獲得凈切削，在刀具和加工方法上就需要有所改變捅硅。復(fù)合材料導(dǎo)熱性差并且沒有成形的切屑完簿，這樣一來，加工過程中所產(chǎn)生的切削熱的移除就很成問題桅蕊，因?yàn)樵诟邷叵戮劬模瑥?fù)合材料的樹脂基體會被破壞娇皇。因此，與金屬相比朱鹤，這些材料在切削過程中表現(xiàn)出極大的難加工性呛仁，屬性變化很大、不可預(yù)測延杯。CFRP復(fù)材作為零件材料的比重與日劇增捅没，這些方面都要求刀具行業(yè)提供不斷改善的刀具方案來滿足日益增長的工藝需求。

在切削這些材料和零件的工藝過程中玫斋，孔加工的工序占據(jù)主導(dǎo)地位舀黄。在航空航天業(yè)中，大部分加工集中于基于復(fù)合材料的框架和零件上緊固件孔的制備蚯涮。即使用更大的結(jié)構(gòu)件來減少裝配量治专，孔加工仍對效率、成本和制程的安全性起著決定性的作用遭顶。這也就是說张峰，在考慮提高刀具性能、工件質(zhì)量的一致性和制程安全時棒旗，孔加工是其重點(diǎn)關(guān)注的對象挟炬。

工藝規(guī)劃

令人滿意地鉆削CFRP與相關(guān)疊板材料零件孔是一個難題。為確保穩(wěn)定的工藝過程嗦哆，工藝規(guī)劃包括如下內(nèi)容：應(yīng)用的描述谤祖，待加工的孔數(shù)、孔大小老速、深度和質(zhì)量要求粥喜，制造設(shè)備或機(jī)床類型、裝夾穩(wěn)定性橘券，CFRP復(fù)材和金屬疊板屬性额湘，搜集整理類似材料的加工經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及利用從富有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)刀具供應(yīng)商處所獲得的支持。

切削CFRP和疊板零件時荞诡，正確地應(yīng)用專用切削刀具是獲得理想孔和減少粉塵污染的關(guān)鍵所在忘哼。金屬材料的制孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不完全適用于復(fù)合材料制孔。無切屑?xì)埩艉蛡鹘y(tǒng)的表面粗糙度通常不是衡量復(fù)材孔質(zhì)量的標(biāo)桿灸尾∠乔睿孔質(zhì)量一般是基于復(fù)合材料底層分離的程度（分層）和孔中任何殘余的纖維剝離（破裂）。這些有的不能直接檢測到的缺陷汗势，對刀具是否發(fā)揮相應(yīng)的切削效應(yīng)是一大考驗(yàn)岗憨。有些孔質(zhì)量的下降甚至發(fā)生在刀具的磨損征兆發(fā)生之前。

切削過程中由于CFRP纖維的硬度锁熟，刀具磨損很快帝膊。當(dāng)粘合在較軟而且粘性大的樹脂中時确奄，就可能出現(xiàn)纖維剝離、彈性錯配以及層間破裂的趨勢僻跳。這樣很容易損壞孔入口闪铸、出口和孔壁，使其不符合質(zhì)量要求茶月。另外乃沙，當(dāng)加工疊有鈦或鋁一類的金屬時，刀具必須具有足夠的穿透能力诗舰。

將新型CFRP材料引入到生產(chǎn)中需要新的方法警儒，并且在建立工件材料屬性時，基于刀具供應(yīng)商推薦的應(yīng)用最佳的刀具和切削參數(shù)的測試一直是主要的參考依據(jù)眶根。它們并非均質(zhì)材料蜀铲，并且可加工性能比金屬要差。CFRP需要根據(jù)表面属百、結(jié)構(gòu)记劝、纖維、樹脂和厚度（孔深）進(jìn)行區(qū)分族扰。具有疊層時厌丑，金屬疊板的種類以及厚度也是需要計(jì)入工件加工性能分析的重要因素。

機(jī)床設(shè)備與裝夾的能力和穩(wěn)定性會影響到切削刀具的選擇渔呵。通常分自動型怒竿、動力型或手持型，體現(xiàn)到具體的設(shè)備類別則表現(xiàn)為CNC機(jī)床扩氢、機(jī)器人耕驰、輕便型自動進(jìn)給設(shè)備或手動風(fēng)鉆。此外椎裕，由于工序要求和操作員的工作經(jīng)驗(yàn)有所不同言丧，需要在刀具選擇上做相應(yīng)的補(bǔ)償。

所加工孔的數(shù)量往往被看作計(jì)算刀具成本的因素皿进。在大批量辕寺、單一品種CFRP材料制孔時，需要選擇經(jīng)過優(yōu)化的專用刀具才能更有效率臊瞬。另一方面误扯，如果孔數(shù)量較少，再加上CFRP增強(qiáng)復(fù)材的種類向酝、零件外形禁糖、加工特征以及工件的裝卡有很大變化舒跌，則意味著應(yīng)選擇通用型刀具盖疾。

新解決方案

目前狞穗，主要的CFRP和疊板材料刀具解決方案是基于金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭和燒結(jié)金剛石鉆頭概念（分標(biāo)準(zhǔn)、半標(biāo)準(zhǔn)和定制產(chǎn)品）警沧。

1復(fù)材加工的最佳刀具材質(zhì)

聚晶金剛石（PCD）是最硬的刀具材料民轴，耐磨性最好。同時球订，它也是用于加工CFRP以及疊板材料的最佳刀具材料后裸。在質(zhì)量水平和一致性要求更趨嚴(yán)格并且對生產(chǎn)效率要求更高的現(xiàn)狀下，采用硬質(zhì)合金作為鉆體材料（帶有PCD切削刃）的鉆頭可作為復(fù)合材料孔加工的理想刀具冒滩。硬質(zhì)合金刀具可通過其鉆尖設(shè)計(jì)和鉆柄進(jìn)行增強(qiáng)微驶，同時在保證刀具后角和排屑能力最大化的前提下，確保最佳的切削效應(yīng)开睡。使用手持刀具加工因苹、操作員施加的推力不均勻或者鉆頭和導(dǎo)向套間隙容易變化時，硬質(zhì)合金的鉆頭尤其適合此類不穩(wěn)定的工況篇恒。同樣這些鉆頭也可以應(yīng)用于定進(jìn)給設(shè)備以及在機(jī)床上需要一次走刀加工疊層材料的時侯扶檐。作為切削刀具材料，硬質(zhì)合金和PCD各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)胁艰。硬質(zhì)合金非常堅(jiān)固款筑，但加工研磨材料時磨損很快；PCD非常耐磨但易碎腾么。如果把這2種刀具材料組合到一起浩出，一定可獲得最佳的效果。

2鉆尖結(jié)構(gòu)對復(fù)材加工缺陷的影響

針對不同的材料和切削工況靡隔，需要提供不同鉆尖形式和材質(zhì)的具有PCD涂層的標(biāo)準(zhǔn)候赏、半標(biāo)準(zhǔn)和定制品鉆頭。精心開發(fā)的鉆尖沃菩，可以作為CFRP高纖維基或高樹脂基的復(fù)合材料的首選盯媚，同時也可以加工復(fù)材金屬疊板材料。

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