碳纤维-钛层间混杂复合材料(Carbon Titanium Laminate,简称CTIL)是指碳纤维复合材料薄板与钛合金薄板交替铺设而成的层叠材料,其在广泛地应用于航空航天业的过程中需要大量的铆接孔和装配孔,且对于孔的质量要求很高。因为孔加工质量的好坏,对其构件铆接或螺接部位的材料的机械性能等质量指标关系重大。另外由于此材料性能的特殊,传热性能差,硬度大,机加工性能不好,使得刀具磨损较快。针对上述问题,本文采用理论分析和大量实验研究的方法,着重从切屑形态、钻削温度、钻削力、孔的质量、刀具磨损等方面对碳纤维-钛层间混杂复合材料的钻削进行系统的实验研究和理论分析,得出如下结论。1.钻削单一碳纤维复合材料的切屑形成机理,根据纤维角的不同有三种,分别是层间分离型、层间滑移型和弯曲剪切型,其中层间分离型切屑和弯曲剪切型切屑多为块状切屑,层间滑移型切屑多为纤维状切屑。钛合金切屑形成的机理主要可分为横刃挤压和主切削刃切削,形成的切屑多为长条螺旋状,钻削参数(切削速度、进给速度、冷却温度、钻头刃型、钻削顺序)对切屑形态有一定的影响,即切削速度越快,进给速度越慢,切屑的厚度越薄,越容易发生缠刀现象；同时由于刀具与材料的摩擦的时间增长,使得产生的热量增多,温度升高,极易达到钛合金切屑的燃点600℃而产生切屑自燃现象。冷却温度对切屑形态的影响,一方面冷却温度越高,带走的钻削热越少,钻削区域温度相对越高,切屑易发生氧化现象,且切屑的表面出现折皱：另一方面冷却温度越高,冷气端空气排量越大,切屑易折断。钻削顺序对切屑形态的影响是钻削顺序为Ti-CFRP时,切屑多为长条螺旋状,钻削顺序为CFRP-Ti时,切屑与孔壁、刀具排屑槽的摩擦作用,使切屑绞在一起,易断裂。2.轴向钻削力方面的研究得出,切削速度越高,进给速度越慢,冷却温度越低,轴向钻削力越小。此外,钻削顺序为Ti-CFRP时,采用钻头b进行钻削时,各阶段的轴向钻削力均最小,钻头c次之,钻头a最大。钻削顺序对各阶段轴向钻削力的影响较小。通过正交实验的极差分析得出各因素对轴向钻削力影响的主次关系为钻头刃型、冷却温度>切削速度>进给速度,通过正交实验方差分析得出在钻削Ti合金阶段钻头刃型、冷却温度、切削速度对轴向钻削力的影响程度均为显著性,而在钻削碳纤维复合材料阶段,只有冷却温度对轴向钻削力的影响程度为显著性。3.钻削温度方面：(1)通过红外热像仪观测钻削过程中得出,无论钻削顺序如何,温度最高的地方集中在孔入口处的钻头部位；(2)随着切削速度的增大,钻削温度呈显著升高的趋势：(3)进给速度对钻削温度的影响较小,随着进给速度的增加,钻削温度的变化很平缓,但大体趋势是减小的；(4)冷却温度越低,钻削温度也会越低,特别是刚加了冷风后(冷却温度为11℃),钻削温度变化较为明显,下降了将近100℃,随后钻削温度的变化趋势有所放缓。4.钻出、钻入材料分别为碳纤维复合材料和钛合金时孔口质量情况。碳纤维复合材料为钻出材料时,孔出口缺陷一般为毛刺、撕裂、分层；为钻入材料时,整体质量会好一些,但也会有细小的毛刺和劈裂现象发生。钛合金为钻出材料时,最为普遍的缺陷是翻边；为钻入材料时,在刀具磨损或制孔方式不合理的情况下,也会出现毛刺。另外,研究结果显示碳纤维复合材料作为出口材料时,切削速度越高,进给速度越低,冷却温度越低,可以有效的改善孔出口质量,减小毛刺的尺寸,减少撕裂和劈裂现象发生。此外,变参数钻孔由于在钻削碳纤维复合材料阶段提高了转速,钻扩孔由于对初始小孔所产生的缺陷起到一个修作用,使得孔出口的质量较好；螺旋铣孔方面,虽然出口质量也不错,但钻入材料是钛合金,容易出现毛刺。5.刀具磨损方面：(1)刀具磨损的形式有切屑粘附,后刀面剥落,崩刃：(2)通过实验研究得出随钻孔数量的增多,刀具的磨损量有所增加,对于钻头a来说,钻孔数达到40孔时,刀具后刀面磨损量己达到0.133mm,钻削45孔时,己发生严重的崩刃现象,因此为了改善后续孔的加工质量,应及时更换新刀。