圖4 Walter Titex PCD

      這些國外刀具雖然很好地提高了刀具壽命及鉆孔質(zhì)量，但刀具對機(jī)床設(shè)備的要求比較高，需要在數(shù)控加工中心上應(yīng)用，且價格昂貴，為同尺寸國產(chǎn)硬質(zhì)合金刀具的10多倍。

 我國目前還沒有鉆削碳纖維增強復(fù)合材料的專用刀具。復(fù)合材料應(yīng)用部門目前主要采用YG類硬質(zhì)合金麻花鉆，如YG6X、YG8和Y330。這種刀具制造簡單，成本低，易于刃磨，對機(jī)床設(shè)備要求低。但使用壽命低，一般鉆削30~40個孔后，就需要進(jìn)行刃磨。為了提高刀具的使用壽命，一些刀具廠商對刀具進(jìn)行表面涂層處理，如氮鋁化鈦涂層和金剛石涂層。

    試驗內(nèi)容

    鉆削碳纖維增強復(fù)合材料，一般采用高轉(zhuǎn)速和低進(jìn)給量。本試驗采用高速臺鉆Z4006A，具有1370r/min、3700r/min、6900r/min、10000r/min 四級轉(zhuǎn)速，滿足鉆削時高轉(zhuǎn)速的要求。為了全面研究各類工藝參數(shù)對鉆削軸向力和制孔質(zhì)量的影響，作者對該鉆床進(jìn)行了改進(jìn)。在鉆床上加上步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)鉆床自動進(jìn)給功能，進(jìn)給量可大范圍調(diào)整。圖5為碳纖維增強復(fù)合材料鉆削軸向力測量平臺示意圖。

圖5 軸向力測量平臺示意圖

    鉆頭鉆削碳纖維增強復(fù)合材料時，產(chǎn)生一個向下的軸向力，Kistler9257A測力儀將力信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)Kistler5019電荷放大器放大后，由數(shù)據(jù)采集器和專用測力軟件3010DEWE在計算機(jī)上形成動態(tài)軸向力曲線圖，如圖6所示（主軸轉(zhuǎn)速n=6900r/min，進(jìn)給量f=0.01mm/r）。

圖6 動態(tài)軸向力曲線圖


       主要從刀具和鉆削參數(shù)2方面對復(fù)合材料的鉆削工藝進(jìn)行了研究。刀具包含刀具材質(zhì)和幾何參數(shù)；鉆削參數(shù)包含主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。由于切削液對復(fù)合材料的性能有不良的影響，所以在鉆削碳纖維增強復(fù)合材料時，一般采用干切削的方法。
         試驗選用的刀具主要有YG8、Y330 和Y330（涂層），其中涂層為金剛石涂層。3種鉆頭鉆型均為標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆。鉆削材料為4.4mm 厚的碳纖維增強復(fù)合材料板，鋪層方向：[45/0/-45/90]3S。試驗中，為消除鉆頭磨損的影響，除特別說明外，每支鉆頭只鉆一個孔，為防止出口劈裂，在鉆頭出口側(cè)墊聚氯乙烯硬塑料板。