因传统石化能源的不可再生及污染性等因素,太阳能光伏产业迅速发展,进而带动了太阳能光伏产业用石墨舟片及石墨热场等石墨薄壁零件的大量需求,同时也对石墨舟片及石墨热场的精度要求不断提高。由于石墨材料属于非均质结构的脆性材料,结构不均匀、多孔,加工过程中容易产生崩碎,影响石墨薄壁零件钻孔加工质量,对石墨薄壁零件高速钻孔进行研究,有助于提高加工效率和质量,对太阳能光伏产业的发展有重要意义。本文通过对脆性薄壁石墨零件进行正交切削和钻削实验,采用实验分析和理论分析相结合的方法,对石墨切屑的形成、钻头钻进过程及孔形成过程、加工过程中的孔质量、钻削过程中的轴向力和扭矩及钻头磨损情况进行了研究。在钻削过程及孔质量方面,采用高速摄影仪观察正交切削和钻削过程,通过轴向步进钻进的方法,在超景深显微镜下观察孔口及横截面形貌。发现石墨切屑在小切削深度(0-0.06mm)时为石墨粉屑；在中等切削深度(0.06-0.12mm)时,出现小崩块；在大切削深度(0.12-0.24mm)时,多为崩块或碎断体。孔的形成与钻头结构有很大关系,孔出口处断开主要形式有崩碎、撕裂及刮碎。孔径尺寸作为孔质量的重要指标,受钻头结构的影响很大,不同钻头加工的孔径尺寸优劣为：组合钻>硬质合金麻花钻>TiAlN涂层麻花钻>三刃钻。钻削过程中主要出现孔入口微裂纹、龟裂；孔出口碎裂、崩块；孔壁表面粗糙及微裂纹；孔形不圆以及尺寸误差等缺陷,并提出了通过提高钻削速度、选择合理的钻削参数及刀具、夹具优化等措施以改善孔加工质量。在钻削力方面,通过单因素实验和正交实验,分析了钻头材料和结构、钻削参数对钻削轴向力和扭矩的影响,以及各因素对钻削力影响显著程度。钻削轴向力在钻入时由零逐渐增大,中间阶段保持最大值,钻出时逐渐减小为零。在实验参数范围内,随着钻削速度的增加,轴向力逐渐减小,随进给速度的增加而增大；扭矩随钻削速度和进给速度的变化出现较大波动。钻头结构对钻削力有明显的影响,麻花钻相对于三刃钻轴向力和扭矩都要小,有助于提高钻孔质量。在钻头磨损方面,硬质合金麻花钻和TiAlN涂层麻花钻的磨损过程可分为三个阶段：初期磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段。磨损主要发生在钻头横刃、主切削刃及后刀面部位,且以后刀面磨损为主。主要的磨损形式为磨粒磨损,硬质合金麻花钻以“微切削”磨粒磨损为主,TiAIN涂层麻花钻是“抛光”磨粒磨损和“微切削”磨粒磨损兼而有之。