復(fù)合材料從基體材料、強(qiáng)化纖維的搭配方法以及成形構(gòu)造來(lái)看具有多種多樣的性質(zhì)，與金屬材料相比較，比強(qiáng)度、比剛性、耐腐蝕性都更勝一籌，作為工業(yè)用材料其應(yīng)用范圍日益廣泛。其中，碳纖維強(qiáng)化塑料（CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastic）作為輕量、高性能的材料常用于汽車、船舶、醫(yī)療器械、鐵軌車輛、航空航天等領(lǐng)域。特別是作為飛機(jī)機(jī)體材料，過(guò)去僅用于負(fù)載較高的活動(dòng)翼板等方面，但近年來(lái)由于低油耗、低成本化、對(duì)室內(nèi)空間舒適度的要求，該材料使用比例有了顯著的提高。但是CFRP的加工中，由于分層、表面剝離、毛刺、樹脂、纖維崩缺等問(wèn)題始終困擾著制造現(xiàn)場(chǎng)，是一種很難高質(zhì)量加工的材料。
　　
　　飛機(jī)機(jī)體的組裝主要靠緊固件（鉚釘）等，因此需要大量鉆孔操作。針對(duì)CFRP特性，黛杰主要采用金剛石燒結(jié)體（PCD）與硬質(zhì)合金燒結(jié)而成的“比夢(mèng)”鉆VN-DTD形進(jìn)行鉆孔加工。
　　
　　1.“比夢(mèng)” 鉆的特長(zhǎng)
　　
　　“比夢(mèng)”鉆是在硬質(zhì)合金基體上加工螺旋槽，并向其中填充燒結(jié)金剛石粉末，在高溫高壓條件下一體燒結(jié)而成的。由于是燒結(jié)金剛石和硬質(zhì)合金整體燒結(jié)，所以“比夢(mèng)”鉆具有以下特長(zhǎng)：
　　
　　（1）不存在脫焊的憂慮 傳統(tǒng)的燒結(jié)金剛石鉆頭，由于燒結(jié)金剛石燒結(jié)體是焊上去的，焊接部分由于切屑的摩擦容易產(chǎn)生空隙，從而容易產(chǎn)生切屑堵塞和卡住，因此對(duì)壽命、表面粗糙度都有一定影響。“比夢(mèng)”鉆是在硬質(zhì)合金基體內(nèi)注入燒結(jié)金剛石燒結(jié)而成，也就不存在焊接的煩惱了。特別是在高速、超高速加工中不存在傳統(tǒng)PCD刀具常見的脫焊掉出的憂慮。
　　
　　（2）長(zhǎng)壽命和高精度 由于切削刃采用的是燒結(jié)金剛石，與硬質(zhì)合金鉆頭和金剛石涂層鉆頭相比，可大幅度延長(zhǎng)壽命。燒結(jié)金剛石具有優(yōu)質(zhì)的耐粘附性，所以可穩(wěn)定地到良好的表面粗糙度和孔徑精度。
　　
　?。?）可制作小直徑尺寸 由于鉆頭是由燒結(jié)金剛石和硬質(zhì)合金整體燒結(jié)而成的，所以最小直徑可做到0.4mm，不會(huì)發(fā)生焊接刃燒結(jié)金剛石鉆頭的硬質(zhì)合金支撐部分剛性不足的情況。
　　
　?。?）螺旋刃燒結(jié)金剛石 由于是整體燒結(jié)，燒結(jié)金剛石制作成與硬質(zhì)合金鉆頭同樣的螺旋刃。燒結(jié)金剛石刃部外周有30°螺旋角，鋒利度極好。與焊接燒結(jié)金剛石鉆頭相比，擁有較大的螺旋角，可防止孔口崩邊及起毛的產(chǎn)生。
　　
　　（5）可對(duì)難加工材料進(jìn)行鉆孔 CFRP、金屬基復(fù)合材料（MMC）、石墨、碳材、硬質(zhì)合金等，從這些材料本身所具有的特性來(lái)看，硬質(zhì)合金鉆頭的壽命是極短的。與此不同，“比夢(mèng)”鉆切屑刃基體是燒結(jié)金剛石材料，并擁有較大螺旋角的低阻力刃口，因此應(yīng)對(duì)這類材料亦可達(dá)到穩(wěn)定的長(zhǎng)壽命。尤其是在CFRP加工中，纖維切斷能力較強(qiáng)，軸向抵抗值較小，可抑制分層。
　　
　?。?）可進(jìn)行真正意義的重磨 與硬質(zhì)合金鉆頭相同，在燒結(jié)金剛石層范圍內(nèi)可進(jìn)行重磨，經(jīng)濟(jì)性良好。
　　
　　并且與金剛石涂層鉆頭不同，重磨不會(huì)改變鉆頭外徑的大小，同時(shí)重磨的鉆頭幾何形狀不會(huì)發(fā)生改變，從而其加工性能亦十分穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)焊接金剛石鉆頭一樣重磨后幾何形狀改變的問(wèn)題。
　　
　　2. 加工實(shí)例
　　
　?。?）階梯鉆型“比夢(mèng)”鉆 圖3表示的是飛機(jī)機(jī)身零件的加工實(shí)例，“比夢(mèng)”鉆帶倒角刃f 4.8mm×f 10mm，切削速度為275m/min，轉(zhuǎn)速18 000r/min，進(jìn)給量為1 140mm/min，背吃刀量為0.064mm/r的情況下加工15mm的通孔。由于緊固件孔口需同時(shí)加工錐形倒角，因此在“比夢(mèng)”鉆上附加了倒角刃。在此例加工中鉆頭壽命等以出口分層程度來(lái)判斷，大約達(dá)到1 000個(gè)孔?？卓诘菇遣糠置?、纖維崩缺等情況均未發(fā)生，整個(gè)加工部分質(zhì)量非常優(yōu)良。另外，此鉆頭重磨時(shí)必須鉆頭先端刃口和燒結(jié)金剛石倒角刃部分同時(shí)進(jìn)行。
　　
　?。?）CFRP+鋁合金（A7075）疊板加工 圖4表示的是機(jī)翼零件CFRP（2.5mm）+鋁合金材料（2.5mm）的疊板加工案例，使用“比夢(mèng)”鉆VN-DTD-040，加工參數(shù)：切削速度126m/min，機(jī)床轉(zhuǎn)速10 000r/min，進(jìn)給量500mm/min，背吃刀量0.05mm/r。過(guò)去都是焊接式燒結(jié)金剛石鉆頭進(jìn)行這類孔的加工。這種燒結(jié)金剛石鉆頭雖然有螺旋槽，但由于刃口處焊接了燒結(jié)金剛石平板，因此刃口沒有螺旋角。加工中通常以鋁合金材料出口處的毛刺來(lái)判定刀具的壽命，傳統(tǒng)的焊接燒結(jié)金剛石鉆頭約加工1 000孔后即產(chǎn)生毛刺，達(dá)到壽命極限。另外，由于焊接的緣故，刀具強(qiáng)度不足，燒結(jié)金剛石部分易發(fā)生崩刃，無(wú)法得到穩(wěn)定的刀具壽命。燒結(jié)金剛石部分的崩刃亦導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行重磨，加工成本也隨之增大。“比夢(mèng)”鉆良好的鋒利度可有效抑制毛刺的發(fā)生，壽命可延長(zhǎng)至2倍，約2 000個(gè)孔。此外，“比夢(mèng)”鉆是整體燒結(jié)的，刃口具有超群的強(qiáng)度可防止崩刃，因此可進(jìn)行真正意義上的重磨，正是由于長(zhǎng)壽命、可重磨，所以加工成本可削減至焊接金剛石鉆頭的1/3。
　　
　　疊板加工時(shí)根據(jù)冷卻的狀況，常會(huì)發(fā)生第一塊板加工完加工第二塊板時(shí)，加工件稍一移動(dòng)，鉆頭就會(huì)發(fā)生折損的情況。此時(shí)，將零件進(jìn)行有效固定是最重要的，另外將鉆頭從頭部幾毫米之后的鉆身外徑磨小，也是零件發(fā)生竄動(dòng)時(shí)防止鉆頭折斷，進(jìn)行穩(wěn)定加工的良策。
　　
　　3. 使用注意事項(xiàng)
　　
　　由于切削刃上是既硬又脆的燒結(jié)金剛石，因此對(duì)加工系統(tǒng)需要超出使用硬質(zhì)合金鉆頭時(shí)的剛性。推薦使用高剛性機(jī)床，高剛性裝夾工件。
　　
　　以上主要闡述了關(guān)于CFRP材料飛機(jī)零部件的孔加工。該材料與金屬材料相比較具有壓倒性的比強(qiáng)度及優(yōu)越的耐腐蝕性，因此今后在其他領(lǐng)域該材料的運(yùn)用比例也會(huì)逐步增加。與該材料加工相關(guān)的成本、品質(zhì)的課題還有很多，但我們堅(jiān)信“比夢(mèng)”鉆作為解決方法之一，一定會(huì)為航空宇宙產(chǎn)業(yè)作出有價(jià)值的貢獻(xiàn)。