随着航空航天事业的发展,碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,简称CFRP)和钛合金的叠层结构在航空航天结构件中的应用越来越广泛。但由于碳纤维复合材料和钛合金的机械加工及物理化学等性能差异较大,Ti-CFRP-Ti叠层材料的制孔质量难以得到保证,且制孔过程中刀具磨损很严重。如何在保证加工质量的前提下实现“高效一体化制孔”是航空航天领域的一大难题。本文采用了变参数啄式钻削的方式对Ti-CFRP-Ti叠层材料制孔工艺进行了研究,并对钻削工艺参数进行了优化,文章主要研究内容如下:(1)Ti-CFRP-Ti叠层材料钻削刀具几何参数确定。分别以碳纤维复合材料和钛合金为加工对象,采用了全因子试验方法,分别研究了碳纤维复合材料和钛合金钻削过程中麻花钻的顶角和螺旋角对钻削轴向力、钻削温度及孔出口形貌等指标的影响规律,并确定了适合加工碳纤维复合材料、钛合金以及Ti-CFRP-Ti叠层材料的制孔刀具几何参数。(2)Ti-CFRP-Ti叠层材料变参数啄式钻削试验研究。基于变参数啄式钻削工艺,分别研究了Ti-CFRP叠层材料和CFRP-Ti叠层材料钻削过程中在不同轴向位置变换钻削参数对钻削轴向力和钻削温度的影响规律,确定了Ti-CFRP-Ti叠层材料变参数啄式钻削过程中最佳变参数位置;采用正交试验方法,研究了主轴转速和进给量对Ti-CFRP-Ti叠层材料钻削轴向力、钻削温度及孔内壁表面粗糙度的影响规律,通过回归分析的方法建立了钻削轴向力和孔内壁表面粗糙度关于钻削参数的数学模型,并对其进行了准确性检验。(3)Ti-CFRP-Ti叠层材料变参数啄式钻削参数优化。以孔内壁表面粗糙度、钻削轴向力和材料去除率为目标,建立了Ti-CFRP-Ti叠层材料变参数啄式钻削过程中各层材料钻削参数的优化模型,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解得到了Ti-CFRP-Ti叠层材料钻削过程中主轴转速和进给量的较优参数解集,并通过试验对其中部分优化效果进行了验证。