碳纤维复合材料/钛合金叠层板材料在航空业得到了日益广泛的应用。叠层结构在装配时需要加工大量的铆接和螺纹连接孔,但两种材料加工性差异极大,且钛合金导热系数和弹性模量低,极易产生高温螺旋长屑,不仅会影响自身孔表面质量,也会划伤和热损伤碳纤维复合材料层,且刀具磨损严重,是该材料加工的主要难点。本文针对该问题搭建了超声-低频振动辅助钻孔试验台,通过振动辅助钻孔技术提高了叠层板钻孔质量。本文主要创新性研究成果为:结合振动加工理论,设计并制造了高低频振动辅助钻孔样机,可实现刀具沿轴向的超声振动和低频振动。搭建了一套PLC控制系统,实现了样机主轴转速、进给量等钻孔参数的精确可调。搭建了钻孔温度、钻削力测试试验平台,制定了实验方案。针对低频振动钻孔弹性模块导致的刀具进给速度与进给平台不一致的问题,对钻孔过程中刀具的位移情况进行了测试与分析,并检测了振动模块钻孔过程中的振幅与频率。采用普通钻孔、旋转超声辅助钻孔和轴向低频振动辅助钻孔等三种方式进行了CFRP/Ti叠层板钻孔对比试验,在切削力、温度、切屑形态和钻孔质量等几个方面进行了分析。研究表明:相比普通钻孔,引入旋转超声和轴向低频振动可降低钻孔切削力和温度。特别是轴向低频振动辅助钻孔方式,可有效打断对钛合金切屑,扭矩和切屑温度相比普通钻孔方式分别降低约45%和55%。通过显微镜观察到钛合金切屑对CFRP层的损伤明显减少,钻孔质量提高。