25、多刃带涂层刀具在一次性钻削Ti/CFRP/Al叠层材料中的性能研究

多刃带涂层刀具在一次性钻削Ti/CFRP/Al叠层材料中的性能研究

1. 引言

在航空航天领域，金属 - 复合材料叠层结构中紧固件孔的完整性和尺寸精度至关重要，特别是在飞机机身的螺栓/铆接接头承受严重载荷的情况下。过去约15年，钻削此类孔的工艺技术一直是研究热点。

早期研究聚焦于不同刀具材料、切削速度和进给率对切削力、刀具磨损和毛刺形成的影响。例如，在湿钻多向石墨/双马来酰亚胺（Gr/Bi）和钛（Ti）叠层工件时，较高的切削速度会使Ti层温度升高，显著增加刀具磨损并降低孔质量；较高的进给率会使推力、扭矩和工件表面粗糙度增加，但能减少毛刺尺寸和复合材料热损伤。因此，推荐使用硬质合金钻头，采用低切削速度和中等进给率。

在钻削Al/CFRP/Ti叠层材料时，使用硬质合金阶梯钻头，以低切削速度和最小量润滑（MQL）可获得较好的孔质量和刀具寿命。近期，关于评估操作参数、切削环境和先进金刚石涂层对钻削三层金属 - 复合材料叠层时刀具磨损和孔精度/表面完整性影响的研究也有报道。

2. 实验工作

2.1 工件材料、刀具和实验设置

• 工件材料 ：钻削试验采用三层金属/复合材料叠层，包括退火Ti - 6Al - 4V钛合金、碳纤维增强塑料（CFRP）复合材料（ACG MTM441/HTS - 268 - 12K，纤维体积分数为56%）和时效强化A7050 - T7651铝合金。各层工件板厚10mm，尺寸为120×120mm，用薄膜胶粘剂（3M AF163）按Ti/CFRP/Al顺序粘结。还制备了尺寸为120×17×30mm的薄条工件，用于后续孔表面粗糙度、圆度和圆柱度分析。