碳纤维增强/树脂基复合材料（简称：碳纤维复合材料）作为一种先进的复合材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛的应用-。随着复合材料应用的日益广泛，二次机械加工越来越多，尤其是在碳纤维增强复合材料的零件与其他零部件装配连接时，不可避免的要进行大量孔加工。例如，一架F-16战斗机有4万个连接孔，一架波音747飞机有300多万个连接孔。机械加工所存在的问题也越来越受到重视，如材料的切削加工性能差，刀具磨损严重等。它们不仅影响加工精度和加工效率，而且使得加工成本难以降低。

　　碳纤维复合材料钻孔时，在入口和出口时是缺陷容易发生的部位，在入口处由于材料的承载能力很强，缺陷相对较少，对钻孔质量影响不大。出口侧由于材料未切削部分较少，层间强度低，是缺陷发生相对集中的地方。

　　例如采用硬质合金麻花钻钻削碳纤维复合材料，切削参数为转速n为6000r/min，进给速度V为15mm/min。钻头横刃钻出材料瞬间，横刃周围材料有不同程度的凸起，这主要是由于材料外侧层问强度低，在钻削力的作用下产生分层，材料发生退让形成凸起。随着钻头的进一步深入，纤维逐步被主切削刃切断，同时缺陷在钻削力的作用下向四周扩展，当缺陷的扩展程度大于孔的直径时变形成了最终缺陷。这个阶段有一个明显的现象，在纤维方向与刀具切削方向为钝角的纤维首先被切断，纤维方向与刀具切削方向为锐角的纤维不易被切断，同时缺陷也明显在这个区域向外扩展。当切削刃大部分钻出时，表层纤维大部分被切断，由于切削面积的降低，缺陷扩展的程度减小，在这个阶段仍然可以看到纤维方向为锐角时仍然有大量的纤维未被切断。钻头全部钻出时，副切削刃对已形成的缺陷进行修正，进一步将未切断纤维进行切断，形成孔最终形态。

　　此外，轴向力是影响缺陷生成的主要因素，试验钻头转速选为6000r/min，进给速度分别为25，35，45，55mm/min四种，每组参数重复试验3次。对钻孔后试件进行超声探伤，测定分层区域的最大范围值。在轴向力小于65N时，未产生分层现象，轴向力大于65N时，随着轴向力的增大，分层缺陷的程度增大。

　　复合材料与钛合金复合构件是复合材料常见的应用形式，但由于两种材料的性能差异为钻孔加工带来巨大的困难。聚晶金刚石（PCD）复合片是由粒度为微米级的金刚石颗粒与Co，Ni等金属粉末均匀混合后，在高压高温下，在碳化钨（WC）基材上烧结而成的一种刀坯新材料。PCD复合片不仅具有金刚石高硬度、高耐磨性、高导热性、低摩擦系数、低热膨胀系数等优越性能，同时还具有硬质合金良好的强度和韧性。由此而开发的PCD钻头能够同时适应复合材料与钛合金两种材料的加工要求。根据试验，采用5mm PCD钻头钻削碳纤维复合材料与钛合金时，碳纤维复合材料加工质量可以满足要求，同时钛合金钻削时，也能获得相对较好质量。

　　纤维方向对钻孔缺陷的形成有严重的影响，纤维方向与刀具切削角度为锐角时，纤维不容易被剪断，容易产生缺陷，特别是在临界值6.04°附近时，缺陷相对较为严重，在纤维方向与刀具切削角度为钝角时，缺陷较少，加工质量较好。轴向力越大，分层缺陷越严重，轴向力增大，撕裂缺陷迅速增大。新型PCD刀具和螺旋面钻头对于提高碳纤维复合材料钻孔质量都有很大的提高，其中PCD刀具可适应于复合材料与钛合金复合构件加工。