1、毛刺

　　由于碳纖維復(fù)合材料的非均勻性，且其纖維鋪層方向?qū)χ瓶踪|(zhì)量有較大影響，材料的各向異性，刀具在不同位置處切削碳纖維的不同角度，會(huì)使部分碳纖維受到拉伸作用而非剪切作用，這些都是導(dǎo)致在孔出口和入口處容易產(chǎn)生毛刺缺陷的因素，而且毛刺產(chǎn)生的方向一般與最外層纖維的鋪層方向一致。又因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料對(duì)刀具有較大的磨損作用，刀具磨損變鈍后，刃口寬度增大，不能順利將碳纖維切斷，也容易形成毛刺。

2、撕裂

　　碳纖維復(fù)合材料的鉆出過(guò)程分兩個(gè)階段：一是橫刃作用階段。橫刃首先接觸外層碳纖維，由于橫刃切削速度很低且不鋒利，不能將材料切斷，而是施加推力導(dǎo)致材料向外退讓?zhuān)⒀劁亴臃较蛳騼蓚?cè)擴(kuò)展。二是主切削作用階段。從橫刃切出出口表層材料開(kāi)始，主切削刃一邊向外推擠，一邊以自身的螺旋對(duì)工件進(jìn)行扭曲。鉆削軸向力過(guò)大及刀具磨損因素都容易在出口處形成撕裂缺陷。

3、分層

　　鉆孔過(guò)程中，碳纖維材料層在鉆削軸向力的作用下產(chǎn)生層間應(yīng)力，如果在孔出口一側(cè)不施加足夠的支撐，在孔出口處容易出現(xiàn)層間應(yīng)力過(guò)大，若該應(yīng)力超過(guò)樹(shù)脂基體的強(qiáng)度，則很容易造成碳纖維復(fù)合材料層與樹(shù)脂基體分開(kāi)，產(chǎn)生分層缺陷。一般來(lái)說(shuō)，鉆削軸向力越大，層間應(yīng)力越大，越容易產(chǎn)生分層缺陷。

4、縮孔

碳纖維復(fù)合材料在鉆削過(guò)程中不能使用冷卻液，這些冷卻液會(huì)通過(guò)毛細(xì)作用滲入材料，對(duì)材料造成損害，因此只能采用干切加工，這就加劇了刀具磨損，導(dǎo)致切削熱過(guò)大。由于材料導(dǎo)熱性差，這些熱量無(wú)法快速釋放，導(dǎo)致制孔區(qū)域溫度較高，在鉆削完成后，由于碳纖維復(fù)合材料線脹系數(shù)和彈性恢復(fù)較大，會(huì)出現(xiàn)縮孔的現(xiàn)象，影響制孔尺寸精度。

　　無(wú)錫威盛新材料科技有限公司在多年的碳纖維加工過(guò)程種積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)上述問(wèn)題，其主要從鉆削加工機(jī)制、制孔工藝及專(zhuān)業(yè)刀具的選擇等方面著手，具體有以下幾種對(duì)策：

對(duì)策一：采用定位精度高、切削穩(wěn)定的數(shù)控銑床。

對(duì)策二：制孔表面質(zhì)量與碳纖維的鋪層方向有關(guān)，要根據(jù)具體的鋪層方向確定合適的鉆削軸向力方向，選擇較為合理的加工參數(shù)，不斷優(yōu)化工藝。

對(duì)策三：重視鉆削刀具形狀和材料的選擇，如采用較小的鉆尖角、較大的金剛石顆粒，可以有效降低鉆削軸向力；選用有優(yōu)異的定心性能、有CVD涂層的鉆頭，可以延長(zhǎng)刀具壽命；選用金剛石復(fù)合鉆頭可實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料鉆鉸锪一次性加工，提高加工效率。

對(duì)策四：調(diào)整刀具軸向和工件表面的角度，在制孔加工過(guò)程中如果刀具與局部工件表面垂直度較差，將會(huì)嚴(yán)重影響到孔的尺寸精度與圓度。通過(guò)控制刀具的前角和后角使刀具獲得足夠的鋒利性，同時(shí)保證一定的刃口強(qiáng)度。

對(duì)策五：采用較低的進(jìn)給速度和適中的主軸轉(zhuǎn)速可避免分層缺陷的產(chǎn)生。采用螺旋銑削制孔，能有效降低切削溫度，避免制孔出口處出現(xiàn)撕裂和分層現(xiàn)象。采用“以磨代鉆”技術(shù)，也可以提高工具的耐磨性和出入口質(zhì)量。

對(duì)策六：選擇合適的壓緊力提高制孔精度。壓緊力的主要作用包括：補(bǔ)償重力對(duì)刀具角度造成的影響；消除疊層材料層與層間的間隙，防止層間毛刺的進(jìn)入，使結(jié)構(gòu)緊湊，增加系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度。如果壓緊力過(guò)小，可能導(dǎo)致鉆孔時(shí)系統(tǒng)剛性不足，引起振動(dòng)，從而導(dǎo)致制孔質(zhì)量受到影響；但過(guò)大的壓緊力容易使工件局部變形，壓腳因此而不能緊密貼合工件表面，也會(huì)影響制孔的精度。

　　總之，制孔雖然是碳纖維復(fù)合材料加工過(guò)程中一個(gè)技術(shù)含量不太高的環(huán)節(jié)，但其精確度和完美度直接影響到成品的外觀以及質(zhì)量，更是造成碳纖維復(fù)合材料報(bào)廢的重要原因。所謂“細(xì)節(jié)決定成敗”，在這個(gè)問(wèn)題上，硬件的配備、操作工的熟練程度以及技術(shù)指導(dǎo)都是不可或缺的，這也是碳纖維復(fù)合材料加工廠家需要重視的問(wèn)題。