铝基碳化硅(SiCp/Al)复合材料是一种广泛应用在航天、电子等领域的金属基复合材料(MMC)。它具有密度低,高比强度和比刚度、热膨胀系数低等优异物理和热学性能。这种材料的高硬度和高耐磨性使得其机加工性能较差,容易造成刀具磨损和表面质量缺陷多的情况,现阶段对于SiCp/Al复合材料的钻削研究又十分稀少,大大限制了这种材料的应用。因此,为了深入研究SiCp/Al复合材料的钻削加工机理,推动复合材料在高端制造业中的应用,本文针对高体积分数(65%)的SiCp/Al复合材料进行了小直径(?3mm)的钻削试验研究,从刀具结构,磨损,钻孔质量等方面设计适合的钻头。主要研究内容如下:(1)分析Si Cp/Al复合材料的去除机理,并使用参数化的方法设计刀具结构。从材料本身特性出发分析了SiCp/Al复合材料机加工去除机理。结合材料的力学特征和去除方式,以结构和材料为主,讨论刀具的设计要素,最终使用UGNX二次开发程序完成了刀具参数化设计。(2)对SiCp/Al复合材料进行切削力和扭矩试验,研究不同钻头钻削时的轴向力的区别及变化规律。试验结果证明PCD及涂层钻头的轴向力远低于硬质合金刀具,PCD钻头由于横刃过长会造成扭矩过大。湿切削并不能减少钻削过程中的轴向力,但可以降低扭矩。(3)研究了不同材料钻头在钻削SiCp/Al复合材料过程中的磨损状态,得出刀具磨损特征、机理和规律。PCD钻头横刃显得尤为严重,涂层钻头的钻削刃磨损形式为局部的微蹦刃,硬质合金钻头后刀面则被磨出后角为0°的小棱面。根据后刀面磨损带的变化得出了刀具磨损曲线,验证了刀具磨损的三个阶段。(4)对刀具钻削后的SiCp/Al复合材料小孔进行表面质量分析,针对孔上不同的部位,研究表面缺陷特征和形成机理。解释了孔内入口区、平稳切削区和出口区的表面缺陷形成机理。