刘逸航 ，滕云达 ，耿大喜 ，2，张德远 ，2

（ 1. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，仿生与微纳系统研究所，北京100191；2. 北京航空航天大学，北京生物工程高精尖创新中心，北京100191 ）

碳纤维复合材料 （carbon fibre reinforced plastics，CFRP）兼具高强度-重量比、高刚度-重量比、高断裂韧性和强耐腐蚀性等机械性能，在航空、航天和医疗制造等领域得到广泛应用。 比如，空客A350XWB 飞机 CFRP 用量占机身总重约 50%[1]，波音787 主体结构中CFRP 使用比例已达57%，与同类型飞机相比可节省约20%的燃料[2]。

小直径孔通常指直径小于5 mm 的孔。 小直径CFRP 孔已广泛应用于飞行器紧固孔、 大型医疗设备连接结构等多个领域， 但CFRP 自身存在的高脆性、弱抗冲击力、弱导热能力和弱层间结合强度等缺陷[3]，使其加工难度急剧增大。 当前多采用麻花钻加工小直径CFRP 孔，存在严重的分层、烧伤、圆度误差及孔粗糙度大、出口毛刺、撕裂严重等问题[4-5]。针对上述难题，有学者提出了一种“以磨代钻”的工艺来改善CFRP 小孔加工质量， 即将微小金刚石磨粒以电镀、 钎焊或烧结的方式与空心刀具连接，对CFRP 材料进行磨削加工。 高航等[6]使用电镀金刚石套刀对CFRP 进行套孔， 发现该套孔工艺相比于传统钻孔可降低约30%的轴向力，并使刀具寿命提高3～5 倍。 Butler-Smith 等[7]研制出一种 PCD 空心套料钻， 其顶端有一层锯齿结构， 可用于磨削CFRP 小孔，该套刀相较于普通套刀可较大程度提升刀具寿命并能进一步降低切削力、减小分层。 但是，金刚石套刀在加工过程中存在切削热高、 堵屑等问题，大幅度降低了加工效率和孔的质量[8]。……