碳纤维复合材料部件的装配过程中需要加工各种直径的孔,其中直径大于8 mm的孔称为大直径孔,其属于难加工的孔。碳纤维复合材料在使用传统钻削加工大直径孔过程中会出现纤维撕裂、层间分层等严重缺陷。本文主要围绕碳纤维复合材料和钛金属组成的叠层材料,研究大直径孔加工过程中低损伤的制孔方案。首先,重点分析了无预制孔钻削、螺旋铣和不同直径预制孔的加工原理以及轴向力,并估计临界轴向力值。其次使用无预制孔钻削、螺旋铣和不同直径预制孔三种方法,建立对比实验,并对这三种方法的受力情况、加工质量和加工温度进行分析。结果表明,钻削的轴向力主要由麻花钻头的横刃提供,而轴向力是导致分层的主要原因。当轴向力小于临界轴向力时,分层明显减小,而由于消除了横刃的影响使得预制孔方法加工时轴向力降低47%至61%,出口处分层因子较无预制孔钻削减小76%。温度方面,预制孔由于切削量的减小,使得温度大幅减小。因此预制孔方法在制造大直径孔时表现突出。其次,本文重点研究螺旋铣在叠层材料中加工顺序对加工质量的影响,螺旋铣以其低切削力,低刀具磨损和高孔质量等优点较传统钻削优异。主要目的是找到一种更好的加工CFRP/Ti叠层材料的顺序和方法。本实验研究了四种方法,实验结果比较了轴向力,分层因子和加工温度。方案一和方案二中,发现复合材料层压板的加工顺序CFRP/Ti较Ti/CFRP的损伤更少。方案三和方案四,采用三步法来实现加工所需直径的孔,同时交替叠层顺序。研究发现,多步骤的铣削方案可以加工出高质量的孔,因为后续的步骤可以消除第一步的加工损伤,同时后续步骤仅利用铣刀外刃加工,因此切削力较小。研究还发现,轴向力与进给速度几乎成线性关系,并且与主轴转速成反比。