复合材料在基体材料、增强纤维的配置方式和成型结构方面具有不同的性能。与金属材料相比，复合材料在比强度、比刚度和耐腐蚀性方面更优越。作为工业材料，其应用范围日益广泛。其中，碳纤维增强塑料(CFRP)作为一种轻质高性能材料，常用于汽车、船舶、医疗器械、轨道车辆、航空航天等领域。特别是作为飞机机身的材料，过去只在高载荷的活动翼板中使用，但近年来由于油耗低、成本低以及室内空间舒适性的要求，这种材料的使用比例有了显著提高。然而，CFRP在加工过程中，脱层、表面起皮、毛刺、树脂、纤维塌陷等问题始终困扰着制造现场，是一种难以高质量加工的材料。飞机机身装配主要依靠紧固件(铆钉)，所以需要大量的钻孔作业。根据CFRP的特点，戴杰主要使用VN-DTD形状的金刚石烧结体(PCD)和硬质合金进行钻孔(见图1)。1.“碧梦”钻，超长碧梦钻，是在硬质合金基体上加工螺旋槽，填充烧结金刚石粉，高温高压整体烧结而成。因为烧结金刚石和硬质合金是整体烧结的，所以比蒙钻有以下优点(见图2)。(1)不用担心脱焊。传统的烧结金刚石钻头，由于烧结金刚石体是焊接的，焊接部分由于切屑的摩擦容易产生缝隙，所以容易产生切屑堵塞和卡死，对寿命和表面粗糙度有一定的影响。碧梦钻是在硬质合金基体中注入烧结金刚石烧结而成，焊接起来没有任何麻烦。特别是在高速和超高速加工中，完全不用担心传统PCD刀具会掉出焊接。(2)寿命长，精度高。由于切削刃由烧结金刚石制成，与硬质合金钻头和金刚石涂层钻头相比，使用寿命可以大大延长。烧结金刚石具有优异的抗粘附性，因此可以稳定地获得良好的表面粗糙度和孔径精度。(3)可以做小直径尺寸。由于钻头由烧结金刚石和硬质合金整体烧结而成，所以最小直径可以达到0.4mm，不会出现焊刃烧结金刚石钻头的硬质合金支撑部分刚性不足的情况。第(4)页螺旋刃烧结金刚石是整体烧结的，烧结金刚石制成与硬质合金钻头相同的螺旋刃。烧结金刚石刀片外围螺旋角为30，锋利度极佳。与焊接烧结金刚石钻头相比，它具有更大的螺旋角，可以防止孔边塌陷和起毛。(5)可钻CFRP、金属基复合材料、石墨、碳、硬质合金等。对于难加工的材料。从这些材料的特性来看，硬质合金钻头的寿命极短。与此不同的是，“碧梦”钻屑底座采用烧结金刚石材料，低阻切削刃，螺旋角大，因此可以实现该类材料的稳定长寿。特别是在CFRP的加工中，纤维切割能力强，轴向阻力值小，可以抑制分层。(6)真正意义上可以重磨，和硬质合金钻头一样。可在烧结金刚石层范围内重新研磨，经济性好。而且与金刚石涂层钻头不同，重磨不会改变钻头的外径，同时重磨钻头的几何形状也不会改变，所以它的切削性能也非常稳定，不会出现像焊接金刚石钻头那样重磨后几何形状改变的问题。2.加工实例(1)台阶式比蒙钻图3为飞机机身零件加工实例。在比蒙钻倒角刃为F4.8mm 15mm，切削速度为275m/min，转速为18000 r/min，进给速度为1140mm/min，退给速度为0.064mm/r的情况下，由于紧固件孔需要同时加工锥形倒角，所以比蒙钻附带了倒角刃。在这个例子中，钻头的寿命通过出口的分层程度来判断，达到大约1 000个孔。
倒角部分没有出现毛刺或纤维塌陷，整个加工部分的质量非常好。此外，该钻头的再研磨必须与钻尖的切削刃和烧结金刚石的倒角刃同时进行。(2)CFRP铝合金(A7075)的加工是机翼零件用CFRP(2.5毫米)铝合金(2.5毫米)的加工案例。采用VN-DTD-040比蒙钻，加工参数为：切削速度126m/min，机床转速10 000r/min，进给速度500mm/min。过去，焊接烧结金刚石钻头用于加工这种孔。这种烧结金刚石钻头虽然有螺旋槽，但由于在切削刃处焊接了烧结金刚石平板，所以切削刃处没有螺旋角。在机械加工中，通常通过铝合金材料出口处的毛刺来判断刀具寿命。传统的焊接烧结金刚石钻头在加工1 000个左右的孔后会产生毛刺，达到寿命极限。此外，由于焊接，刀具强度不足，烧结金刚石部件容易崩刃，从而不能获得稳定的刀具寿命。烧结金刚石的崩边也导致再研磨失败，加工成本也增加。比蒙钻良好的锋利度能有效抑制毛刺，使用寿命可延长2倍，约2 000个孔。此外，“碧梦”钻头整体烧结，其切削刃具有超强的强度，防止崩刃，可以进行真正意义上的重磨。正是因为它的寿命长，再打磨，加工成本可以降到焊接金刚石钻头的1/3。根据叠板时的冷却情况，在加工第一块板和第二块板时，工件稍有移动，钻头就会折断。此时，有效固定零件是最重要的。此外，从钻头后面几毫米的钻体外径研磨钻头会导致零件移动。
时防止钻头折断，进行稳定加工的良策。3. 使用注意事项
由于切削刃上是既硬又脆的烧结金刚石，因此对加工系统需要超出使用硬质合金钻头时的刚性。推荐使用高刚性机床，高刚性装夹工件。
以上主要阐述了关于CFRP材料飞机零部件的孔加工。该材料与金属材料相比较具有压倒性的比强度及优越的耐腐蚀性，因此今后在其他领域该材料的运用比例也会逐步增加。与该材料加工相关的成本、品质的课题还有很多，但我们坚信“比梦”钻作为解决方法之一，一定会为航空宇宙产业作出有价值的贡献。
