碳纤维复合材料在飞机中使用的比重越来越高。在飞机组装过程中,常用螺栓和铆钉把碳纤维复合材料和钛合金连接在一起以增强力学性能,因此需要在碳纤维复合材料/钛合金叠层板上加工大量的连接孔。然而,碳纤维复合材料和钛合金力学性能差别很大,加工碳纤维复合材料/钛合金叠层板的过程中碳纤维复合材料层会出现撕裂、烧伤、分层、孔壁刮伤等缺陷,孔质量很难保证。本文根据碳纤维复合材料/钛合金叠层板制孔过程中产生的缺陷,自主设计专用钻头-阶梯钻分别对碳纤维复合材料、钛合金和碳纤维复合材料/钛合金叠层板进行钻削实验,研究了在不同切削参数下阶梯钻钻削各材料的钻削力、孔出口质量、孔壁表面粗糙度,并与普通麻花钻头进行对比。为后续加工理论与工艺的研究提供一定的实验依据,本文主要做的研究工作主要有:(1)采用单因素试验方法,使用自主磨制的四种不同结构的阶梯钻对碳纤维复合材料进行钻削实验,研究在不同切削参数下阶梯钻钻削碳纤维复合材料的钻削力、孔出口质量、孔壁表面粗糙度,并与普通麻花钻头进行对比。对比研究四种钻头钻削轴向力,分析阶梯钻刀具不同直径比对钻削轴向力的影响。(2)探索研究阶梯钻钻削钛合金的可加工性,采用四种阶梯钻和一种普通麻花钻对钛合金进行钻削实验,并与普通麻花钻进行对比。研究不同加工参数下钻削力、孔径、孔壁表面粗糙度以及孔出入口毛刺。分析钛合金切屑形态,研究阶梯钻不同直径比对钻削轴向力的影响规律。(3)采用优选阶梯钻对碳纤维复合材料/钛合金叠层板进行钻削实验,并与普通麻花钻进行对比。分析钻削力和钛合金切屑形态对孔质量的影响,研究不同加工参数下的钻削力、孔径、以及孔出入口质量情况。通过刀具磨损试验,研究阶梯钻刀具磨损规律。