碳纤维复合材料钻孔加工的难点

　　碳纤维复合材料作为高端先进材料的一种，具有质硬、高强的特点，虽然性能优越，但是二次加工起来比较困难。在对碳纤维复合材质的产品进行打孔时，很容易出现空周边撕裂、分层、外观不平整的情况。大型的碳纤维制品需要协调结构特征确定孔位的零件，必须由钳工手工钻孔加工，但是在手工钻孔时，加工状态非常不稳定，存在许多的不确定因素和人为影响，造成手工钻孔质量不稳定，制件的孔壁周围材料缺陷比设备加工时严重，特别是孔出口撕裂更严重。大型碳纤维复合材料零件制造成本极高，通常孔的加工数量又较多，钻孔时的任何质量问题都会形成产品的缺陷，直接影响到零件的装配质量，严重时导致零件报废，造成巨大损失。
 

　
（图示：碳纤维钻孔加工件）
 

　　碳纤维复合材料手工钻孔技术难点分析：
 

　　由于碳纤维铺层各角度产生各向异性，层间强度低，同时碳纤维复合材料硬度高、性能脆、强度高及导热能力差，导致钻孔时钻头磨损严重，产生的切削转矩和切削热大，零件材料在切削力的作用下易发生孔壁周围材料分层、孔出口撕裂等现象。在钻头直径、切削刃几何参数一定的情况下，钻头钻速和进给速度将是影响轴向力大小的主要因素，轴向力随着转速的增大而减小，随着进给量的增加而增大，而且进给量的影响远大于转速的影响，所以进给量是控制轴向力的一个关键因素。孔出口撕裂多发生在孔出口的一侧最表面层，在钻孔加工中最常见的缺陷是由于钻孔接近钻出时，轴向力的下降速率小于材料强度的下降速率，造成切削材料未进入切削层即造成破坏，产生撕裂，所以在钻孔接近钻出时需要减小进给量，这样使钻削力小于缺陷产生的临界切削力，减少孔出口撕裂现象，同时由于钻刃锋利度不够，复合材料纤维不是被完全切断就已钻通，造成孔出口撕裂、毛边。因此，碳纤维复合材料孔加工，特别是接近钻通时，应选择较小的进给量。
 

（图示：碳纤维钻孔加工件）
 

　　在碳纤维复合材料制件手工钻孔时，手持风钻、钻头加工状态非常不稳定，钻头的中心位置、垂直度等会发生误差和变化，操作者的工作经验直接影响孔的加工质量，手工钻孔过程中进给量不易控制，这是造成手工钻孔质量不稳定的主要因素，特别是孔接近钻出时由干被切削材料突然减少，瞬间材料本身的钻削反力突然大幅度减少，造成进给量会突然加大，出现钻头冲击性钻透现象，导致孔出口撕裂更严重。
 

　　为解决碳纤维复合材料手工钻孔加工中的难点，提高手工钻孔加工的稳定性，控制手工钻孔的进给量，需要通过必要的技术改进，改善碳纤维复合材料手工钻孔加工质量。 无锡威盛新材料科技有限公司是一家以碳纤维为主的高性能纤维增强复合材料改性研发及轨道交通、汽车工业、 、机器人、医疗器械等先进装备零部件开发制造的民营科技企业，技术力量雄厚，掌握多种工艺，能加工出高质量的碳纤维产品。推荐栏目：碳纤维加工件（图）