李 哲，张德远，何凤涛，姜兴刚（.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京009；.成都飞机工业（集团）有限责任公司，四川成都6009）

碳纤维复合材料旋转超声椭圆振动套磨制孔技术研究

李 哲1，张德远1，何凤涛2，姜兴刚1
（1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191；2.成都飞机工业（集团）有限责任公司，四川成都610092）

针对航空航天领域中碳纤维复合材料在制孔过程中易出现分层、毛刺和刀具磨损快等问题，提出了一种新型旋转超声椭圆振动套磨制孔技术。分析了旋转超声椭圆振动套磨制孔机理，研制出了小型化旋转超声椭圆振动套磨制孔系统，并进行了碳纤维复合材料（CFRP）套磨制孔实验。结果表明：相比于普通套磨，超声椭圆振动套磨极大改善了切屑粉尘和料芯的排出，延长了刀具使用寿命；明显降低了钻削力和扭矩分别约25%和30%；有效降低了复材孔分层和毛刺的制孔缺陷，改善了孔表面粗糙度和平整性，提高了加工质量。

碳纤维复合材料；旋转超声椭圆振动；套磨；金刚石空心钻；表面质量

随着科学技术的进步和发展，碳纤维复合材料（CFRP）已被广泛应用于航空航天领域作为结构部件[1]，如波音787的复合材料使用量已达到其结构重量的50%[2]，美国空军的F-22战斗机复合材料使用量达到了35%[3]。CFRP是以树脂为基体、碳纤维为增强体的复合材料[4]，具有比重小、比强度高、比刚度高、耐高温及耐腐蚀等优异的综合性能[5]。

在CFRP的使用过程中，大量的装配孔需要加工，但由于材料硬度高、磨料性能、层间强度低、热导率小及各向异性结构等特性，故被称为难加工材料。……