先进材料的快速发展与应用,使飞行器构件的性能与结构强度得到极好的优化。碳纤维复合材料与合金组成的叠层材料也跻身于先进材料之列,而因其材料特性的叠加,钻孔质量并不理想。以碳纤维增强复合材料和钛合金叠层材料为钻孔实验对象,二者均为难钻削材料,在刀具磨损和钻孔质量上都迎接着严峻的挑战。针对钻孔质量要求与生产效率最优化,本文围绕着钻孔加工中的关键技术进行实验研究。具体研究工作如下:首先,对单一碳纤维增强材料进行钻孔实验研究。通过设计正交实验组,对实验数据进行极差分析,讨论工艺参数、钻头种类等对碳纤维复合材料钻孔质量的影响程度;通过钻孔分层模型,推导复合材料出口裂纹扩展时临界轴向力,对比麻花钻和阶梯钻临界轴向力关系以及孔的出口质量。其次,对叠层材料进行钻孔加工实验。利用单因子变量法分析钻削参数、叠层顺序、刀具涂层与钻削轴向力的关系;依据刀具磨损机理,讨论钻削叠层材料的刀具磨损类型以及钻孔入口形貌。然后,以麻花钻钻削叠层材料为例,应用ABAQUS软件对钻削过程进行数值分析仿真。利用Hashin失效准则对碳纤维增强复合材料进行失效判断,分析钻孔过程中钻削力的变化以及孔出入口的破坏情况。最后,利用阻尼器消耗振动能原理,对钻削系统进行减振,辅助叠层材料钻削加工。采用液压阻尼器均匀分布于夹具下部,实现钻削系统减振功能;实验中,钻削推力显著降低,孔出入口质量也有所提高。