白大山，陳五一，陳雪梅

（1.航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，成都 610092；2.北京航空航天大學(xué)，北京 100191）

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Carbon fiber reinforced plastics, CFRP）因具有比強(qiáng)度高、比剛度高、耐疲勞性好等優(yōu)異特性，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，而鈦和鋁等輕合金材料也由于質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等特點(diǎn)，在相關(guān)的工業(yè)部門得到大量應(yīng)用[1–4]。在航空制造業(yè)中，通常將CFRP與鈦、鋁等輕合金材料組合成疊層結(jié)構(gòu)，綜合不同材料優(yōu)點(diǎn)，減輕結(jié)構(gòu)重量，提高整體性能。疊層材料一般通過(guò)螺接或鉚接的方式組成裝配件，其制孔質(zhì)量在一定程度上決定著飛機(jī)部件的裝配質(zhì)量。隨著飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的發(fā)展，在制造裝配過(guò)程中，為了提高加工質(zhì)量、保證裝配精度，經(jīng)常會(huì)使用一把刀具對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行制孔加工，這樣刀具會(huì)先后與CFRP和輕合金互相作用。由于兩類材料具有完全不同的物理力學(xué)性能，使得疊層結(jié)構(gòu)的制孔困難，刀具磨損快速且嚴(yán)重，孔的加工質(zhì)量和加工效率不能得到保障，為其更為廣泛的工程化應(yīng)用帶來(lái)了極大阻力。因此，對(duì)于疊層結(jié)構(gòu)制孔技術(shù)的深入研究十分迫切，是提高飛機(jī)安全性和經(jīng)濟(jì)性的必要保證。

1 CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)鉆削機(jī)理研究

CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)的鉆削過(guò)程主要包括CFRP層切削、CFRP/輕合金界面層切削以及輕合金層切削。在CFRP層的切削過(guò)程中，刀具與纖維鋪疊方向不同的復(fù)合材料相互作用，高硬度的碳纖維會(huì)發(fā)生脆性斷裂，形成粉末狀切屑，刀具在切削過(guò)程中會(huì)發(fā)生磨粒磨損。刀具切削至CFRP/輕合金界面時(shí)，與CFRP、輕合金同時(shí)作用，CFRP層出現(xiàn)脆性斷裂，輕合金層則會(huì)發(fā)生彈塑性變形，從而切削疊層結(jié)構(gòu)界面處時(shí)刀具振動(dòng)劇烈，制孔質(zhì)量不穩(wěn)定。隨著鉆削過(guò)程的進(jìn)行，刀具運(yùn)動(dòng)至輕合金層，此時(shí)在彈塑性變形下材料形成連續(xù)切屑?？傮w來(lái)說(shuō)，疊層結(jié)構(gòu)的鉆削機(jī)理有異于單一材料，鉆削過(guò)程中會(huì)涉及復(fù)雜的熱–力耦合效應(yīng)。因此，疊層結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)高效制孔難度極大。

為了可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、低成本的制孔加工，國(guó)內(nèi)外諸多專家學(xué)者對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔開(kāi)展了相關(guān)的研究工作，取得了一定的研究成果，如表1所示。分析表明，當(dāng)前，國(guó)外針對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)的制孔研究主要聚焦于CFRP分層缺陷與切削力之間的建模分析、輕合金切屑形成及其對(duì)制孔質(zhì)量的影響，以及疊層結(jié)構(gòu)制孔建模仿真等方面。比較而言，國(guó)內(nèi)研究則致力于疊層結(jié)構(gòu)制孔精度、制孔質(zhì)量以及刀具磨損等方向。清華大學(xué)的南成根等[21]通過(guò)CFRP/鈦合金疊層結(jié)構(gòu)的制孔試驗(yàn)研究了切削參數(shù)、鈦合金切屑對(duì)CFRP制孔質(zhì)量的影響。張選龍[22]則對(duì)CFRP/鈦合金疊層結(jié)構(gòu)制孔時(shí)刀具的磨損機(jī)理進(jìn)行分析，研制出適用于疊層結(jié)構(gòu)制孔加工的高品質(zhì)刀具。通過(guò)對(duì)前期研究情況的分析總結(jié)可以得出，目前對(duì)于疊層結(jié)構(gòu)制孔質(zhì)量的提升主要是通過(guò)切削參數(shù)優(yōu)化與刀具材料及結(jié)構(gòu)優(yōu)選優(yōu)化來(lái)調(diào)控切削過(guò)程中的熱–力耦合作用，減小鉆削軸向力，提高輕合金金屬排屑效果，以實(shí)現(xiàn)抑制制孔缺陷的目的。

表1 CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔研究進(jìn)展Table 1 Research advances in hole making of CFRP/light alloy laminated structure

2 CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔缺陷研究

CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)通常是由CFRP和鈦或鋁等輕合金組合而成的，不同的材料之間存在間隙，鉆削時(shí)會(huì)產(chǎn)生毛刺，使結(jié)構(gòu)件間形成應(yīng)力集中，降低疲勞強(qiáng)度，同時(shí)CFRP層間的結(jié)合強(qiáng)度較低，制孔過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)分層和撕裂等缺陷，影響結(jié)構(gòu)件的裝配質(zhì)量和使用性能。因此，疊層結(jié)構(gòu)制孔缺陷的形成與抑制是重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔過(guò)程中，缺陷主要發(fā)生在CFRP層及CFRP/輕合金界面處。CFRP層切屑的形成過(guò)程與纖維切削角密切相關(guān)，具體的形成方式及加工表面形貌如圖1所示。當(dāng)纖維切削角為0°時(shí)，碳纖維在刀具的擠壓作用下與基體相發(fā)生剝離去除，形成切屑；當(dāng)0°<纖維切削角≤90°時(shí)，碳纖維受到剪切應(yīng)力作用，當(dāng)剪切應(yīng)力大于碳纖維強(qiáng)度時(shí)，碳纖維發(fā)生斷裂形成切屑；當(dāng)90°<纖維切削角<180°時(shí)，碳纖維在刀具的擠壓作用下產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，當(dāng)彎曲應(yīng)力超過(guò)碳纖維強(qiáng)度時(shí)，碳纖維則會(huì)發(fā)生彎曲斷裂從而形成切屑。CFRP層的材料去除會(huì)伴隨著不斷變化的脆性斷裂過(guò)程，各向異性的不均勻特性使其在制孔過(guò)程中容易產(chǎn)生毛刺、分層、撕裂、基體剝落及纖維拔出等缺陷?；阢@削加工中的毛刺形成模型，對(duì)毛刺生成和變化進(jìn)行的試驗(yàn)研究及理論分析可得，影響毛刺形成的主要因素包括鉆頭幾何參數(shù)和鉆削加工參數(shù)等，通過(guò)對(duì)幾何參數(shù)、加工參數(shù)的優(yōu)選優(yōu)化可以減少制孔過(guò)程中的毛刺產(chǎn)生[23]。疊層結(jié)構(gòu)鉆削層間毛刺試驗(yàn)研究則表明，疊層順序、鉆削參數(shù)對(duì)層間毛刺的影響顯著，預(yù)加載壓緊力的施加可以有效抑制層間毛刺的產(chǎn)生和大小[24]。通過(guò)CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)制孔缺陷的研究可以得出包括CFRP層的撕裂、分層及毛刺缺陷的特征和形成機(jī)理，分析得到橫刃對(duì)于碳纖維的拉伸是形成撕裂的主要原因，毛刺則主要產(chǎn)生在切削碳纖維時(shí)處于拉伸狀態(tài)的區(qū)域，鋁合金切屑對(duì)CFRP的表面劃傷也會(huì)對(duì)毛刺形成產(chǎn)生一定作用，該種疊層結(jié)構(gòu)制孔時(shí)分層缺陷最為顯著[25]。針對(duì)鉆削復(fù)合材料時(shí)臨界軸向力的研究分析則表明，當(dāng)鉆削軸向力小于復(fù)合材料臨界軸向力時(shí)，可以避免復(fù)合材料出現(xiàn)分層損傷[26]。

圖1 CFRP層切屑形成方式及加工表面形貌Fig.1 Chip formation of CFRP layer and machined surface topography

在鉆削CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)界面時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生CFRP的脆性斷裂及輕合金金屬材料的彈塑性變形，此時(shí)刀具因與不同類型的材料之間發(fā)生強(qiáng)烈作用而產(chǎn)生磨粒磨損與黏結(jié)磨損，使刀具的振動(dòng)加劇，導(dǎo)致疊層結(jié)構(gòu)界面處的制孔精度較差。與此同時(shí)，輕合金金屬層的切屑還會(huì)伴隨著鉆削過(guò)程的進(jìn)行，對(duì)疊層結(jié)構(gòu)界面處進(jìn)行刮擦，造成孔壁的損傷。較早開(kāi)展的CFRP/鈦合金疊層結(jié)構(gòu)鉆削研究表明，鈦合金的低導(dǎo)熱率引起鉆削溫度過(guò)高，在疊層結(jié)構(gòu)的結(jié)合面處造成CFRP孔出口的熱損傷[27]。針對(duì)疊層結(jié)構(gòu)加工中CFRP的制孔缺陷分析發(fā)現(xiàn)，鉆削時(shí)鈦合金切屑的排出會(huì)劃傷CFRP孔壁，導(dǎo)致界面缺陷產(chǎn)生[28]。Pecat等[29]也通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了鈦合金切屑對(duì)疊層結(jié)構(gòu)界面處的機(jī)械侵蝕作用。

CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)由于不同材料之間具有性能差異，使得制孔過(guò)程中產(chǎn)生各種缺陷，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量。為滿足航空結(jié)構(gòu)材料高質(zhì)量、高性能的制孔要求，對(duì)于疊層結(jié)構(gòu)制孔中產(chǎn)生的缺陷問(wèn)題仍需不斷探索，尤其是對(duì)制孔缺陷的預(yù)測(cè)與控制，這對(duì)于實(shí)際制孔過(guò)程有著重要的指導(dǎo)意義。

3 CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔質(zhì)量影響要素研究

3.1 制孔刀具

利用同一把刀具對(duì)CFRP/輕合金構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行制孔時(shí)，刀具作為切削加工過(guò)程的直接參與要素，需要應(yīng)對(duì)因不同材料的物理力學(xué)性能差異所引起的難加工問(wèn)題。選擇合適的刀具材料、刀具幾何角度及了解刀具的磨損情況對(duì)制孔質(zhì)量的提升起著關(guān)鍵性作用，是保證加工順利完成的前提。不同刀具材料對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行的制孔加工已經(jīng)被廣泛開(kāi)展。高速鋼及硬質(zhì)合金刀具鉆削CFRP/Ti合金疊層板構(gòu)件的研究發(fā)現(xiàn)，碳纖維的硬度接近于高速鋼，因而高速鋼刀具不適合加工CFRP，相較于高速鋼，硬質(zhì)合金刀具具有更長(zhǎng)的使用壽命[27–30]。此外，可以將刀具表面涂覆一層耐磨材料制成涂層刀具，并將其用于疊層結(jié)構(gòu)制孔。天津大學(xué)孫曉太[31]和南京航空航天大學(xué)楊旭[32]等分別采用以硬質(zhì)合金為基體的TiAlN涂層刀具和TiSiC涂層刀具對(duì)CFRP/Ti合金、CFRP/Al合金疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行制孔加工，研究結(jié)果表明，涂層刀具適合于疊層結(jié)構(gòu)制孔，加工時(shí)可減小鉆削軸向力，提高刀具壽命。近年來(lái)，疊層結(jié)構(gòu)制孔過(guò)程中PCD刀具的使用也開(kāi)始變得廣泛，PCD刀具和硬質(zhì)合金刀具鉆削CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，PCD刀具進(jìn)行制孔時(shí)，刀具磨損更小[33]。PCD刀具鉆削CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)時(shí)能有效延長(zhǎng)刀具的使用壽命，同時(shí)可以獲得良好的加工效果，目前已經(jīng)成為疊層結(jié)構(gòu)制孔的最佳刀具，其中刀具耐用度最好的為中晶粒尺寸PCD刀具，加工表面質(zhì)量最好的為細(xì)晶粒PCD刀具。

刀具幾何角度的變化會(huì)對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔加工產(chǎn)生一定的影響。以刀具幾何角度（包括螺旋角、頂角和外緣后角等）為對(duì)象來(lái)研究CFRP/Ti合金疊層結(jié)構(gòu)的鉆削加工，得出該疊層結(jié)構(gòu)制孔的最佳幾何角度約為螺旋角25°、頂角140°、外緣后角12°[34]。對(duì)CFRP/鈦合金疊層振動(dòng)制孔刀具幾何參數(shù)優(yōu)化的結(jié)果表明，螺旋角25°、頂角120°、后角20°時(shí)較為適合制孔加工，在該參數(shù)下鉆削軸向力減小，鉆削溫度降低[35]。不同結(jié)構(gòu)的刀具也成為了研究重點(diǎn)，其中最具典型代表的即為鉆–擴(kuò)復(fù)合刀具。不萊梅大學(xué)的Brinksmeler等[28]就利用鉆–擴(kuò)復(fù)合鉆頭對(duì)鋁合金、CFRP和鈦合金組成的疊層板進(jìn)行鉆削試驗(yàn)研究，得到了鉆–擴(kuò)復(fù)合鉆的制孔加工顯著優(yōu)于普通麻花鉆。與此同時(shí)，南京航空航天大學(xué)的楊凱等[36]也對(duì)新型鉆–擴(kuò)復(fù)合鉆頭鉆削CFRP/鈦合金疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，分析得出該結(jié)構(gòu)鉆頭制孔時(shí)可以有效降低軸向力和鉆削溫度，提高刀具壽命。面向刀具幾何參數(shù)等因素建立刀具結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，以提高CFRP/鈦合金疊層結(jié)構(gòu)制孔的刀具設(shè)計(jì)技術(shù)也開(kāi)始被廣泛研究[37]。

CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔時(shí)，刀具始終與工件接觸，排屑空間小，切屑排出困難，散熱條件差，導(dǎo)致大量的切削熱積累在切削區(qū)域，刀具磨損嚴(yán)重。TiN涂層硬質(zhì)合金刀具鉆削CFRP/Ti合金疊層結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，在加工鈦合金層時(shí)，刀具以黏結(jié)磨損為主，而對(duì)于CFRP層，刀具后刀面的磨粒磨損則是主要的磨損形式[38]。Faraz等[39]研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是使用AlTiN涂層刀具還是未涂層整體硬質(zhì)合金刀具，在加工疊層結(jié)構(gòu)的鈦合金層時(shí)，刀具后刀面黏結(jié)有大量的切屑，易產(chǎn)生黏結(jié)磨損，當(dāng)加工到CFRP層時(shí)，后刀面則會(huì)產(chǎn)生磨粒磨損。鉆削疊層結(jié)構(gòu)的鈦合金層硬質(zhì)合金刀具發(fā)生崩刃，隨著加工進(jìn)行到CFRP層，碳纖維摩擦刀具表面，使其變得光滑，阻止了崩刃的進(jìn)一步發(fā)生[40]。此外，CFRP/Ti合金疊層板的鉆削試驗(yàn)研究還表明，刀具的前刀面磨損不明顯，主要磨損區(qū)域?yàn)闄M刃和后刀面[41]。

針對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔加工，使用最為廣泛的是硬質(zhì)合金刀具、涂層刀具和PCD刀具，而其中加工效果最好的為PCD刀具。同時(shí)，要使刀具更加適應(yīng)疊層結(jié)構(gòu)的加工，還需要對(duì)刀具的幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)前，研制高性能刀具材料、優(yōu)化刀具幾何參數(shù)及結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)高效精密制孔的重要途徑。

3.2 切削參數(shù)

CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等切削參數(shù)是影響制孔質(zhì)量的重要因素，疊層結(jié)構(gòu)制孔時(shí)的切削參數(shù)一直是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)并進(jìn)行了廣泛研究。當(dāng)前，對(duì)于鉆削CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)時(shí)選取固定不變的切削參數(shù)并不合適，根據(jù)疊層結(jié)構(gòu)中不同的材料特性選擇合理的切削參數(shù)是一種非常有效的優(yōu)化方法。CFRP/Ti合金疊層結(jié)構(gòu)的切削參數(shù)探索表明，不同的材料層應(yīng)選取相應(yīng)的加工參數(shù)。多參數(shù)變換和啄式變制孔切削參數(shù)的方法則被用于CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)的制孔加工[42–43]。Rahme等[44]分析了鉆削CFRP/Al合金疊層結(jié)構(gòu)時(shí)切削參數(shù)與軸向力的關(guān)系，得到了齒數(shù)為2，直徑為2.5mm的鉆頭制孔過(guò)程中CFRP不發(fā)生分層的臨界每齒進(jìn)給量為0.1mm/tooth。

鉆削CFRP/Al和CFRP/Ti時(shí)切削參數(shù)的變化會(huì)對(duì)鉆削力和扭矩產(chǎn)生影響。鉆削鋁合金時(shí)軸向力和扭矩要比鉆削CFRP時(shí)高。鉆削CFRP過(guò)程中，隨著進(jìn)給量的增加，軸向力和扭矩都會(huì)增大，低進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速更適合于CFRP的高質(zhì)量制孔[45]。CFRP/Ti疊層結(jié)構(gòu)制孔主軸轉(zhuǎn)速增加、進(jìn)給速度減小時(shí)，CFRP層的軸向力減小。鈦合金由于導(dǎo)熱系數(shù)低，軸向力會(huì)隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加而增加，隨著進(jìn)給速度的減小而減小[46]。與此同時(shí)，對(duì)于CFRP/Ti合金疊層制孔時(shí)發(fā)現(xiàn)，大進(jìn)給條件下，高溫、高硬度的鈦合金切屑會(huì)對(duì)CFRP產(chǎn)生嚴(yán)重侵蝕，這是導(dǎo)致CFRP孔徑超差的主要原因[21]。低速不利于切削CFRP，會(huì)加大入口撕裂程度。西北工業(yè)大學(xué)的王慧峰等[47]分析了不同切削參數(shù)制孔時(shí)CFRP的分層情況，并利用多元線性回歸，得到了分層與切削參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，從而便于選擇合理的切削參數(shù)使制孔效果達(dá)到最佳。Ti/CFRP/Al疊層結(jié)構(gòu)制孔加工時(shí)，不同材料層孔的表面粗糙度均隨著切削速度的增加而增大[48]。高速鉆削CFRP/Ti疊層時(shí)，大的后刀面磨損和邊緣磨損造成孔徑尺寸減小，界面處發(fā)生破壞。而在低速下，由于刃部圓化，刀具幾何尺寸發(fā)生改變，導(dǎo)致CFRP孔表面的碳纖維被拔出[49–50]。

3.3 制孔順序

不同的制孔順序同樣是影響疊層結(jié)構(gòu)制孔加工的重要因素。CFRP/Ti合金疊層結(jié)構(gòu)鉆入方向的研究表明，從CFRP一側(cè)鉆入可以獲得較好的出口質(zhì)量[51]，分析認(rèn)為主要是由于鈦合金層對(duì)CFRP層起到了一定的支撐作用。但是，當(dāng)鉆削至輕合金層時(shí)，金屬切屑會(huì)沿著刀具的排屑槽方向流出，對(duì)疊層結(jié)構(gòu)界面及CFRP層進(jìn)行刮擦，降低制孔質(zhì)量。對(duì)CFRP/Ti合金疊層不同鉆削順序的分析得出，從CFRP到鈦合金制孔時(shí)，鈦合金的支撐作用可以減少CFRP分層缺陷，有利于該疊層結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量制孔加工[52]。西北工業(yè)大學(xué)的于曉江等[53]對(duì)CFRP/Ti合金疊層結(jié)構(gòu)制孔入鉆側(cè)的優(yōu)選研究則得出從鈦合金側(cè)鉆入，減小了鈦合金切屑對(duì)于CFRP層的刮擦作用，可以有效提高孔徑尺寸精度，并且想要獲得高精度孔，還需要對(duì)疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行兩次或多次鉸孔。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者對(duì)于CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔進(jìn)行了大量研究，取得了豐富的科研成果。當(dāng)下，疊層結(jié)構(gòu)的制孔研究主要聚焦于鉆削機(jī)理，制孔缺陷，制孔刀具、切削參數(shù)、制孔順序等要素對(duì)于制孔質(zhì)量的影響等方向，而針對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔時(shí)界面處的溫度–應(yīng)力分布及其變化規(guī)律、熱–力耦合效應(yīng)以及制孔過(guò)程的智能控制等方面仍缺乏深入系統(tǒng)的理論、建模仿真及試驗(yàn)研究。

4 結(jié)論

飛機(jī)裝配領(lǐng)域中CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用廣泛，其制孔效率和質(zhì)量直接關(guān)系到航空制造業(yè)的整體水平。國(guó)內(nèi)外對(duì)于疊層結(jié)構(gòu)制孔技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，得到了一定的研究成果，但在疊層結(jié)構(gòu)制孔方面仍有許多不足之處，例如制孔過(guò)程中溫度、應(yīng)力及刀具磨損等關(guān)鍵要素的實(shí)時(shí)智能精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)等。未來(lái)，針對(duì)CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)高效制孔可以從以下3個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)研究。

（1）疊層結(jié)構(gòu)制孔切削熱建模仿真。CFRP/輕合金疊層結(jié)構(gòu)制孔過(guò)程中產(chǎn)生的大量切削熱是造成制孔質(zhì)量差、刀具磨損嚴(yán)重的主要原因，鉆削過(guò)程屬于封閉式加工過(guò)程，加工區(qū)域溫度的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)極難實(shí)現(xiàn)。因此，基于建模仿真對(duì)鉆削過(guò)程中切削熱及其變化規(guī)律進(jìn)行分析，對(duì)于減小疊層結(jié)構(gòu)的熱損傷、提升制孔質(zhì)量具有重要意義。

（2）疊層結(jié)構(gòu)制孔缺陷預(yù)測(cè)。疊層結(jié)構(gòu)制孔時(shí)容易產(chǎn)生毛刺、分層、撕裂、纖維拔出等形式的缺陷，嚴(yán)重影響飛機(jī)裝配質(zhì)量。通過(guò)疊層結(jié)構(gòu)鉆削過(guò)程熱–力耦合本構(gòu)模型的構(gòu)建，利用有限元仿真對(duì)疊層結(jié)構(gòu)的制孔缺陷進(jìn)行模型建立與剖析，可以實(shí)現(xiàn)制孔缺陷的有效預(yù)測(cè)與控制。

（3）疊層結(jié)構(gòu)制孔過(guò)程智能控制?；谥悄芑兄夹g(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)疊層結(jié)構(gòu)制孔過(guò)程的智能控制，對(duì)于疊層結(jié)構(gòu)中不同物理力學(xué)性能的材料層智能推送出最優(yōu)的加工條件，并對(duì)制孔過(guò)程中的關(guān)鍵特性指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與反饋，形成精確的閉環(huán)控制系統(tǒng)。疊層結(jié)構(gòu)智能制孔將是未來(lái)發(fā)展的重要方向。