在航空航天工业加工中,飞机结构设计、材料性能、制造工艺等需要不断的研究和创新。在很多材料中发现钛铝合金在很多方面都优于其他材料,例如在比强度、抗氧化能力上有着其他很多材料无法比拟的优势,因此得到了航空工业的青睐。由于航空工业制造中需要大量的零件进行装配,装配需要大量的孔进行连接,所以需要提高钻孔的加工工艺。单一的材料特性可能达不到工程需要,但两种不同材料叠层能保证材料优越性的同时又能改善材料的缺点。使不同材料组成叠层结构有利于工程的后期加工,也提高了材料的各项性能同时避免单一材料的各种弊端。在使用传统麻花钻钻削钛铝叠层材料是有着很多不可避免的缺陷。铝合金硬度低,钛合金硬度高两种材料特性差距太大导致在钻削中产生加大的出口毛刺,叠层材料层间的分层影子也很大,孔的内壁表面形貌过于粗糙很难达到加工要求等很多问题。针对以上问题,本文使用了两种方法用来改善传统麻花钻钻削叠层材料的弊端。一种是用几何刀具代替麻花钻钻削来改善叠层材料钻削的弊端,一种是在传统钻削的基础上添加超声振动,改变传统的加工方式。(1)采用DEFORM-3D软件对Ti-6Al-4V/Al2024-T351叠层材料的传统麻花钻钻削和添加了超声辅助的超声辅助钻削(UAD)进行有限元模拟建模。讨论了频率和主轴转速这两个关键参数的有效性。目的是探讨UAD对加工性能的影响,并将其与常规钻削(CD)进行比较,证明UAD技术可以获得更好的孔质量。具体考虑以下几个方面:CD和UAD产生切屑长度大小,叠层材料产生的分层大小,钻削过程中工件内部的温度的变化和钻削过程中工件内部等效应力的变化。得出结论:超声辅助钻削能有效的降低轴向力、层间分层、等效应力切屑长度等。(2)传统麻花钻钻削Ti-6Al-4V/Al2024-T351材料存在轴向力大、出口毛刺大、表面形貌差等问题。为了解决这些问题减少损伤,通常在进给运动方向上增加低振幅和高频振动。本文重点研究了几何刀具CD和UAD。在理想的实验条件下,通过实验与仿真相结合,对叠层材料的钻孔进行了研究。得出结论:超声振动钻削能降低钻削轴向力、钻削温度、出口毛刺长度、等效应力等。(3)常规麻花钻在钻削Al2024-T351/Ti-6Al-4V叠层材料时,存在轴向力大,分层严重,高温以及严重破坏表面质量等问题。为了解决这些问题,通常选择使用特殊的几何工具进行钻孔。本文着重于多点钻的CD和UAD探究,在理想的实验条件下,通过实验与有限元模拟相结合的方式探究了叠层材料的钻孔过程。得出结论:超声振动钻削能降低孔径偏差、分层因子、钻削温度、出口温度、内壁损伤等。