【摘要】碳纤维复合材料自身应用价值较高，属于先进性较高的材料，当前在民航客机中应用范围逐渐扩大，开始朝着多领域发展。现代化客机结构设计以及建造先进性通过复合材料应用位置与应用量才能进行评判。目前碳纤维复合材料药量在进一步降低，随着机械加工领域快速发展，在碳纤维复合材料加工中各种加工机械锈蚀情况较为严重，在加工生产过程中出现的缺陷较多，遭到相关部门高度注重。

【关键词】航空；碳纤维复合材料；预制构件；无缺陷制孔

近年国外外众多公司为了对复合材料加工问题进行有效控制，在实践生产过程中开始应用各种特殊性较高的刀具设备，例如波音公司开发研发的双向四槽螺旋硬质铣刀才能对铣削热问题进行控制。还有西方国家通过超声震动加工技术，通过相应结合剂促使铰刀才能有效焙烧，这样有助于提高刀具应用寿命，能够提升钻孔效率。从我国装配配孔中还是采取硬质合金刀具，对刀具形成的锈蚀性较大，实际生产加工效率较低，加工质量无法提高。

1碳纤维复合材料制孔缺陷的产生缘由剖析

1.1观察钻孔产生缺陷碳纤维复合材料在民航领域进行应用，主要是对设计要求进行剖析，之后合理选定双向预浸料进行设计，产生多层板以后进行应用，深受材料不同层间硬度的影响，在具体钻削阶段，纤维方向与磨削方向的倾角会形成相应变化，磨削性能表现为不同形态。当横刃全部钻出以后，横刃与材料充分接触会引起材料形成相应变化，此时也会对表层纤维形成较大影响。表层材料实际禁锢性与承载较差，通过外部强悍的钻削力促使材料载荷力降低，若将铰刀深入钻出，外部压力会扩大，材料中众多纤维会被刺穿，钻孔缺陷会在斥力影响下朝着表层纤维进行深入延伸。在早已钻出的磨削刃周边会出现不同形状的突起部位，此时主要是撕裂和分层形成阶段。等到缺陷实际扩充程度不断加深，开始小于孔半径，会产生最大隐患。铣削钻出以后，材料表层纤维会被切断，但是相应的磨削力会增加，也无法对形成的缺陷问题进行控制修正。综合上述剖析，在碳纤维复合材料钻削中应用合金麻花钻进行操作，因为遭到钻削力影响，加上铰刀深度不断扩大，出口侧材料会逐渐分层，纤维开始断掉，缺陷问题进一步延展，范围开始逐渐扩大，超出孔半径然后会成为最终缺陷[1]。1.2钻削轴向力对各种缺陷的影响碳纤维复合材料在制孔过程中轴向力是造成缺陷发生的主要诱因，通过轴向力、分层、撕裂相关评价才能剖析轴向力对缺陷的影响。目前分层缺陷主要是通过的分层因子相关指标对缺陷形成的负面影响进行深入探究。针对撕裂缺陷要对撕裂影响因子影响深度进行整合，之后估算缺陷位置拓展面积与形成的不良影响。通过完备的试验对铰刀基本怠速进行控制，可以保持为6000r/min。对躲进速率进行调控，分别设为25mm/min，35mm/min、45mm/min，55mm/min，在钻孔以后要对不同试件进行探伤，对分层区域测定范围进行剖析，对分层因子进行估算。为了对撕裂缺陷与轴向力关系进行剖析时，要对试验参数进行多次试验，轴向力对撕裂缺陷有较大影响。轴向力降低撕裂因子也会逐渐扩大。按照试验可知，假如轴向力小于120N，会使得撕裂因子进一步扩大，通过在线性拟合，二、三次非线性拟合，才能对相关试验数据进行有效对比[2]。

2民航碳纤维复合材料预制构件无缺陷制孔方式探讨

2.1螺旋面钻尖铰刀加工技术因为遭到技术等要素限制，使得加工过程中存在众多质量问题，例如通过合金麻花钻对碳纤维材料加工会形成毛刺等问题。所以要对原有的技术工艺进行优化，可以选定螺旋面铰刀。将铰刀形状转为螺旋面航空复合材料成型与加工技术，与往年常用的麻花钻钻尖比较，横刃主要呈现为S型，所以具有良好的定心能力，在切入过程中稳定性较高，而且还能有效减少钻削轴向力，排屑能力较好。要对不同角度以及不同怠速进行控制，做好对比实验，通过铰刀几何参数设定才能对钻孔质量进行控制[3]。

2.2以磨代钻制孔方式从各项数据中可知碳纤维复合材料具有较强的韧性值，在不同环境加工中会形成较大热量，在加工中对铣削力敏感度较高，举办试验时可以对电镀银刚石铰刀进行研究，其中电镀银刚石铰刀铣削原理和普通铰刀存在差别，可以全面推行以磨代钻，在实际操作记录情况来看，磨粒运动基本运行轨线是呈现为螺旋线，钻孔刀是主要铣削部份，在切入中通过较快速度全部切入到碳纤维复合材料中，在挤压、摩擦影响下，材料纤维和磨粒铣削刃之间会形成不同形变，所以当前相关操作人员要对碳化物弹性阻力和碳纤维材料弹性阻力进行调控。要确保镀镍超硬磨料基本应用性能才能有效提高，须要对半径铰刀相应质量进行对比。在钻孔过程中合理选定相应强度的合金铰刀，在钻孔出口位置不会出现显著的质量问题。通过电镀银刚石进行钻孔，孔形才能得到控制，加工生产质量较高[4]。

2.3PCD刀具加工方式目前各个民航建立装配生产过程中对各项生产技术应用要求较高，在装配制孔操作过程中要对预制构件合理选定，可以将复合材料与合金预制构件进行配套应用。不同应用材料应用功能存在较大差别，装配钻孔中施工难度较大。在铝合金材料加工中要对磨粒加工进行控制，对专用刀具进行研究，例如聚晶金钢石刀具进行应用[5]。通过生产试验操作可以得出在装配制孔中金属材料与复合材料应用疗效较好。在传统硬质合金铰刀选定中，选用PCD铰刀对碳纤维复合材料进行加工能提高出口处质量。通过具体试验对不同材料以及内角铰刀加工质量进行剖析，对试验过程进行有效优化[6]。

3结果剖析与讨论

钻孔缺陷问题发生主要是遭到纤维方向的影响，在实际生产环节，要对刀具铣削方向和纤维方向进行控制，假如两者呈现为锐角形态，纤维层将很难切断。钻孔轴向力与碳纤维复合材料分层因子呈线性关系，其中轴向力不断扩大航空复合材料成型与加工技术，会造成分层缺陷愈加显著，其撕裂缺陷也会进一步扩大。在相同生产效率基础上，通过减少钻孔轴向力，比如刀具角度优化就能提高加工质量。通过选用不同制孔刀具，才能促使复合材料制孔质量全面提高。在现代化科学技术快速发展背景下，假如是选定手动化铣床加工要在套料的以磨代钻方式提高加工质量。螺旋面铰刀锋利度较高，通过提高钻削轴向力才能促使材料钻孔质量有效提高，相应的耐用度会逐渐增加，当前须要应用更为专业的设备进行刀磨。

4结语

总而言之，当前要从实践中民航碳纤维复合材料预制构件无缺陷制孔方式实际加工成效较好，具有良好的发展前景。当前要对刀具基本应用性能进行优化，对刀具成本进行控制，以便刀具有效应用，才能推动加工技术提高，促进我国现代化工业全面发展。

参考文献

[1]鲍永杰，高航.碳纤维复合材料预制构件少无缺陷制孔技术[J].民航制造技术，2007（z1）：88~92.

[2]何凯，李成龙，龚志红，等.民航复合材料预制构件精确制造技术阐述及应用[J].民航制造技术，2017（9）：101~105.

[3]曾学花，徐志农，李雄兵，等.碳纤维复合材料预制构件超声手动检查系统[J].组合铣床与手动化加工技术，2007（8）：47~50.

[4]蔺绍玲，张士卫，张云露，等.碳纤维复合材料在发射装置上的应用研究[J].民航制造技术，2017（8）：104~109.

[5]蔡闻峰，周惠群，于凤丽，等.树脂基碳纤维复合材料成形工艺现况及发展方向[J].民航制造技术，2008（10）：54~57.

[6]魏莹莹，扬州龙，蔡晓江，等.碳纤维复合材料超声扫描分层测量及评价方式[J].民航学报，2016，37（11）：3512~3519.