两种不同涂层工艺钻头在碳/玻纤混杂复合材料钻孔中的磨损影响研究

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纤维增强复合材料（FRP）层板因其优异的力学性能在工程应用中得到广泛应用。高比强度、高刚度以及优异的耐腐蚀性和抗疲劳性是其主要优势。在大型结构中，复合材料板的钻孔是用机械紧固件组装不同零件的典型工艺，该工艺严重威胁孔的质量和接头强度。本研究对比了两种不同涂层工艺（化学气相沉积CVD和物理气相沉积PVD）制造的钻头的磨损演变规律及其对孔质量的影响。选用碳/玻纤夹层结构作为工件，在高速加工中心上对每把刀具进行1403孔的钻孔试验。通过刀具后刀面磨损和月牙洼磨损表征刀具磨损特征。钻孔引起的分层损伤分为两类（Ⅰ型和Ⅱ型），采用等效分层因子（Fed）进行定量评估。结果表明：涂层工艺对刀具磨损模式和分层损伤有显著影响。CVD金刚石涂层刀具在后刀面出现严重的月牙洼磨损和切削刃末端涂层脱落；而PVD涂层刀具虽然后刀面磨损相对可控，但涂层脱落更严重，刀尖附近出现明显的刃口圆钝，导致更严重的分层。使用垫板可以减少Ⅰ型分层，但对Ⅱ型分层无明显改善，Ⅱ型分层与刃口圆钝密切相关。

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