碳纤维复合材料手工制孔刀具和工具的选择方案

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1、装配工艺及其设计ASSEMBLYPROCESSANDDESIGN碳纤维复合材料手工制孔刀具和工具的选择方案SchemeofChoosingCuttingToolandToolforManualDrillinginCFRP中航通飞华南飞机工业有限公司罗海勇　郑　伟　涂　卿[2][摘要]目前，碳纤维复合材料正广泛应用于飞机度低等难题。同时，在钻孔的过程中也极易出现材料制造，而装配中制孔是重要的一环，因此，选择合适的刀烧伤、毛刺、分层、撕裂等缺陷，特别是刀头出口端更容具和工具是保证制孔质量的前提。国内各公司采用的易引起撕裂等现象（图1）。在无法进行重新修复的情工具和刀

2、具各不相同，为提高复合材料的制孔技术，应况下可能导致部件的报废，造成重大的损失。从众多实际应用实例中总结出更优的选择方案。关键词：刀具　工具　选择方案　碳纤维复合材料1　碳纤维复合材料的加工问题的提出[ABSTRACT]Atpresent,CFRPiswidelyapplied当前，国内外通用飞机越来越多地采用复合材料，inaircraftmanufacture.Drillisveryimportantprocessin特别是在轻型通用飞机上的应用更加广泛。公司目前assembly.Sochoosingtherightcuttingtoolandtoolis所研

3、制的轻型飞机也采用全碳纤维复合材料结构，飞verynecessarytomakesurethequalityofdrill.Nowvari-机的机翼（包括翼梁、桁条和蒙皮）、机身、尾翼、蒙皮、油[3]ouskindsofdrillsandtoolsareusedindomesticfactory.箱、发动机舱都是采用复合材料。同时，在低成本化ToimprovethetechnologyofdrillforCFRP,thebetter的指导下，采用更经济的加工、装配工艺成了必须的选schemeshouldbesummarizedfrompractice.择。因此，

4、如何协调解决好碳纤维复合材料的制孔和装Keywords:CuttingtoolToolSchemeofchoose-配问题，是提高生产效率和降低生产成本的关键所在，ingCFRP也是提高飞机制造质量必需要解决好的问题。现今生产中用途广泛的复合材料主要分为玻璃纤2　碳纤维复合材料手工制孔工艺技术维复合材料和碳纤维复合材料，而碳纤维复合材料所具目前，在碳纤维复合材料手工制孔中，主要需解决[1]有的高强度、高刚度、抗疲劳性能好、耐高温性好等优刀具类型和工具类型的选择。点，使其在飞机设计、制造上具有更好的优势和应用。2.1　钻孔前的准备随着碳纤维的广泛应用，随之也带来了

5、碳纤维复合钻孔前，在有条件的情况下，都需要在刀头出口端材料在加工和装配上的问题。此时，碳纤维复合材料的贴上铝基胶带或顶上木块，这样也可以有效地避免出口缺点更加的凸显出来，成为了钻孔、装配的主要问题来劈裂。源。在碳纤维复合材料钻孔时主要克服碳纤维复合材2.2　刀具棒料和涂层的选择料结构的高强度、高硬度、导热性差、各向异性、层间强针对碳纤维复合材料在加工中表现出的高硬度、导热性能差等特点，刀具的材质应选用硬质合金棒料，表面采用气相沉积金刚石镀膜（CVD）或聚晶金刚石镀膜（PCD）涂层。经过制孔试验表明，采用2700r/min的CP7300气钻钻制4mm厚的板材时，带

6、涂层的硬质合金钻头可以钻制50~60个孔，在出现进给困难后，通过利用砂轮磨削刃口后，可继续钻制15~20个孔。而普通的高速钢（HSD）刀具则基本无法完成制孔，其刀头在复合材料制件的表面上出现打滑现象，其刀具本身也容易出现烧伤。2.3　刀具刃型的选择目前，复合材料制孔采用的刀具主要分为匕首钻、图1　刀头出口端撕裂Fig.1　Avulsionofexitsideofdrill麻花钻和金刚砂涂层扩孔锯。2013年第20期·航空制造技术67装配工艺及其设计ASSEMBLYPROCESSANDDESIGN2.3.1　匕首钻采用钻、绞一体化设计，进给工作的刀头的型式大致相同

7、，排屑部分有的采用直刃，国内代表为厦门金鹭公司的直刃上首钻（图2），也有采用螺旋刃的，国外代表公司为Sandvik。当采用匕首钻配合CP7300手动气钻进行手工制孔时，其制取的孔壁、刀头进口端及出口端的质量良好，能满足工艺要求，同时也基本能保证质量的稳定性。图4　金刚砂涂层扩孔锯Fig.4　Reamerwithcarborundum2.3.3　金刚砂涂层扩孔锯当钻孔直径φ>14mm时，同时孔的精度为自由公差时，可采用金刚砂涂层扩孔锯，金刚砂涂层扩孔锯能图2　直刃匕首钻很好地克服碳纤维复合材料的高硬度的特点。试刀试Fig.2　Drillwithstraightbl

8、ade验表明，当用900