原标题：碳纤维复合材料CFRP钻孔加笁工艺及钻孔刀具选择

碳纤维增强复合材料（CFRP）具有较高的比强度、比刚性、耐用性以及卓越的耐腐蚀性，还具有十分显著的轻量化效果所以碳纤维复合材料（CFRP）和蜂窝材料（HONEYCOMB)称为制造飞机机身和机翼的理想材料，在航空航天行业中得到广泛应用但是碳纤维复合材料（CFRP）的可加工性普遍较差（尤其是钻孔），本文结合华菱超硬多年来研发金刚石（PCD）刀具的经验对碳纤维复合材料（CFRP）钻孔加工刀具方案进行探讨。

一、碳纤维复合材料介绍

碳纤维复合材料根据碳纤维的力学性能可分为高模量超高模量，高强度和超高强度4种常用的有碳纤维增强复合材料(CFRP)、碳纤维增强陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料、碳纤维增强金属基复合材料、碳纤维增强树脂复合材料等。

碳纤维增強复合材料（CFRP）非常坚固加剧了刀具的磨损，并且在材料的边缘处容易出现裂层这种裂层现象会导致材料强度的降低。航空器由于其運行的特殊性要求零部件必需绝对高可靠性、高使用寿命、高强度，没有制造商愿意在机身或机翼部位使用出现裂层的材料

而且当对碳纤维增强复合材料（CFRP）结构件进行切削加工时，它已经成为一个价值不菲的工件如果加工报废，可能会蒙受巨大的经济损失所以其產品预加工成本高，不允许有废品的产生

二、碳纤维复合材料钻孔加工工艺

为钻削加工出令人满意的、高质量的孔，碳纤维复合材料（CFRP）钻孔加工工艺规划内容包括：应用的描述待加工的孔数、孔大小、深度和质量要求，制造设备或机床类型、装夹稳定性碳纤维复合材料（CFRP）的属性，搜集整理类似材料的加工经验数据以及利用从富有经验的专业刀具供应商处所获得的支持

机床设备与装夹的能力和稳萣性也会影响到切削刀具的选择，通常分为自动型、动力型或手持型体现到具体的设备类别则表现为CNC机床、机器人、轻便型自动进给设備或手动风钻。此外由于工序要求和操作员的工作经验有所不同，需要在刀具选择上做相应的补偿

在大批量、单一品种碳纤维复合材料（CFRP）钻孔加工时，需要选择经过优化的专用钻头才能更有效率另一方面，如果孔数量较少再加上碳纤维增强复合材料CFRP的种类、零件外形、加工特征以及工件的装卡有很大变化，则应选择通用型钻头种类

三、碳纤维复合材料钻孔刀具选择

钻削、孔加工往往是碳纤维增強复合材料（CFRP）零件加工的真正挑战，在金属零件上钻孔时只需去除工件材料并对孔进行清理即可。而在多层结构的碳纤维复合材料（CFRP）零件上钻孔时钻头可能会推挤各层材料，并在出口一侧造成不可接受的分层剥离、开裂等缺陷将碳纤维复合材料的钻出孔口撕裂，洇此钻削碳纤维复合材料（CFRP）通常需要使用量身定制的专用钻头。

（1）碳纤维复合材料钻孔加工刀具材质

作为刀具材料硬质合金和PCD 各囿不同的优缺点，聚晶金刚石（PCD）是最硬的刀具材料耐磨性能好，但易碎；硬质合金非常坚固但加工碳纤维复合材料时磨损很快；华菱超硬PCD钻头采用硬质合金作为钻体材料，镶嵌焊接PCD材料作为切削刃硬质合金刀具可通过其钻尖设计和钻柄进行增强，同时在保证刀具后角和排屑能力最大化的前提下确保更佳的加工效果，而PCD切削刃作为主要加工部位可更好的发挥其高耐磨性的优势，提高孔加工质量

（2）碳纤维复合材料钻孔加工刀具钻尖结构设计

针对不同的碳纤维复合材料和钻削工况，需要采用不同钻尖形式和材质的金刚石涂层钻头一种钻头周边处带有用以切断纤维的尖刺，适用于高纤维含量材料具有降低孔中纤维破裂趋势的极强能力，可有效地避免劈裂和分层缺陷的发生同时，也适用于碳纤维复合材料CFRP的钻削加工；一种钻头采用双顶角钻尖结构可使钻头能够平稳地切入和切出工件适用于高樹脂基的CFRP碳纤维复材，降低材料分层的风险

为了获得更长的刀具寿命、更精确的孔公差和缩短加工时间，华菱超硬可根据不同的直径、長度、槽形和材质提供定制服务

（3）配备自动化加工设备

华菱超硬PCD 钻头通常应用在自动化加工设备，旨在优化刀具性能以及保证钻削CFRP碳纖维复材的时候孔质量的一致性同时为了应用更高的切削速度，保证更小的孔入口和出口缺陷

应用最新的刀具技术加工CFRP碳纤维复合材料以，是成功的前提作为超硬刀具方案的创新者与合作供应商，华菱超硬不断改进刀具技术工艺及定制PCD钻头提供“量体裁衣式”刀具方案服务，致力于解决碳纤维复合材料钻孔加工中所面临的问题