碳纖維復(fù)合材料是一種先進復(fù)合材料，具備輕質(zhì)高強、耐腐蝕等特點，現(xiàn)多應(yīng)用于汽車、高端醫(yī)療、工業(yè)、軍工等多個領(lǐng)域。雖然碳纖維復(fù)合材料性能優(yōu)異，但二次加工起來較為困難，尤其是在碳纖維復(fù)合材料板上進行打孔。

研究人員在對碳纖維復(fù)合材料板進行小孔加工時發(fā)現(xiàn)，打孔后的碳纖維復(fù)合材料板很容易出現(xiàn)孔周邊撕裂、分層、外觀不平整的情況。眾所周知，小孔加工的排屑困難、切削熱不易散出等特點，會使碳纖維復(fù)合材料在加工小孔時的環(huán)境進一步惡化，加劇了加工損傷程度，加工質(zhì)量和精度難以保證。下面就為大家詳細介紹碳纖維復(fù)合材料板在小孔加工存在的一些較為常見問題和技術(shù)難點:刀具堵塞和磨損嚴重為了保證加工效率，小孔鉆削通常采用較高的刀具轉(zhuǎn)速，同時，由于碳纖維復(fù)合材料的非均質(zhì)性，加工時碳纖維和樹脂以較高的切削線速度交替作用于刀具切削刃上，高硬耐磨的碳纖維對刀具的磨蝕作用劇烈，使切削區(qū)產(chǎn)生高溫，導(dǎo)熱性差的樹脂使熱量集中在刀具切削刃附近很小的區(qū)域內(nèi)，刀具后刀面磨損嚴重。

嚴重的刀具磨損影響加工產(chǎn)品的形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，刀具壽命低導(dǎo)致需要頻繁更換和刃磨也增大了復(fù)合材料的加工成本。切削溫度高，加工損傷嚴重碳纖維復(fù)合材料是由不同鋪設(shè)方向的碳纖維預(yù)浸料層合而成，具有顯著的各向異性和層間強度低等不利于加工的因素。另外，小孔直徑小，容屑空間不足，加工過程中排屑困難，而水分會引起基體和界面性能退化以及基體材料的塑化，加工中一般不使用冷卻液，因此，小孔加工的切削溫度高于常規(guī)尺寸制孔加工。耐熱性差的樹脂(耐熱溫度一般為(200~300)℃)在切削熱作用下易發(fā)生軟化甚至燒傷。高溫使樹脂粘結(jié)強度顯著降低，與碳纖維之間的界面以及復(fù)合材料疊層之間的界面脫粘，從而加劇了毛刺、分層、撕裂等損傷的產(chǎn)生。

細小刀具剛度低，制孔形位誤差大由于微小鉆頭剛性差，在切削力和機床振動等作用下容易折斷。刀具易彎曲變形，嚴重影響入鉆位置精度和制孔過程中孔的尺寸、形狀精度。另外，由于復(fù)合材料的各向異性，其縱向(即平行纖維方向)和橫向(即垂直纖維方向)材料的熱物理系數(shù)相差較大，造成制孔時孔徑變化不均勻而形成橢圓形孔。加工中溫度的劇烈變化可能造成復(fù)合材料厚板加工時形成錐形孔。