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、高强的特性，虽然性能优越，但是二次加工起来比较困难。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品。在对碳纤维复合材料品质的产品(Product)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(influence)，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(shèbèi)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(Emerson)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(cause)零件报废，造成巨大损失。 123,123

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  　　碳纤维复合材料(Material)手工钻孔技术难点分析(Analyse)：
  　　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(Material)硬度高、性能脆、强度高及导热能力差，导致(cause)钻孔时钻头磨损（零部件失效的一种基本类型）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。碳纤维复合材料在之前还有一种说法是，碳纤维制品与同等质量的金属材料相比，碳纤维的强度等于金属强度的12陪。在钻头直径、切削刃几何参数一定的情况(Condition)下，钻头钻速和进给速度将是影响(influence)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（control)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(vandalism)，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(xuanze)较小的进给量。

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  　　在碳纤维复合材料(Material)制件手工钻孔时，手持风钻、钻头加工状态非常不稳定(wěn dìng)，钻头的中心位置、垂直度等会发生偏差和变化，操作控制（control)者的工作经验直接影响(influence)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最大化减少，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(cause)孔出口撕裂更严重。碳纤维复合材料在之前还有一种说法是，碳纤维制品与同等质量的金属材料相比，碳纤维的强度等于金属强度的12陪。碳纤维手机壳是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。 123456
  　　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(wěn dìng)性，控制（control)手工钻孔的进给量，需要通过(tōng guò)必要的技术改进，改善碳纤维复合材料手工钻孔加工质量。碳纤维复合材料此前世界上碳纤维技术发达的国家（美国、德国、日本、韩国），对于向中国输出碳纤维产品和技术，保持着极其谨慎的态度。即使在目前，我国碳纤维以及碳纤维制品的进口，还受到发达国家的严格控制。 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、航空军工、机器人、医疗器械等先进装备零部件开发制造的民营科技公司，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(Product)。碳纤维加工件