碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有质量轻、强度高、抗疲劳等诸多优异的机械性能,同时用于制造零件时结构可设计性强,因此被越来越多的应用于制造大型飞机的零部件。为了保证飞机的可靠性,连接部位仍使用一定的金属零件,形成大量且种类繁多的金属和CFRP叠层结构。为保证叠层结构的加工质量和安装精度,通常采用一体化制孔,一体化制孔过程中,通常面临金属长切屑刮伤孔壁以及严重的刀具磨损问题,为此有学者引入低频振动辅助钻削工艺,解决金属断屑和散热问题,提高制孔质量和刀具寿命,但大部分都是针对金属在出口的叠层结构进行的研究。当CFRP做为出口材料时,出口CFRP呈现弱约束状态,振动造成钻头和工件间歇性接触切削,产生的交变载荷对加工质量和刀具磨损作用尚不清晰。为此,本文基于低频振动辅助工艺,针对Al/CFRP叠层结构进行振动钻削实验,探究CFRP作为出口材料时低频振动对加工质量和刀具磨损的影响规律;同时基于低频振动工艺设计振动制孔试验台,并进行性能测试。主要研究内容和结论如下:(1)振动钻削可以有效地实现金属断屑,避免产生较长切屑划伤孔壁和材料表面,有利于提高上层铝合金加工质量;另外采用了不同振幅进行加工实验,发现振幅能够在一定程度上增加钻削最大轴向力,较小振幅对CFRP孔壁和出口质量没有明显的影响,但随着振幅增大,CFRP孔壁质量逐渐变差,且出口撕裂增加。因此,在CFRP作为出口的Al/CFRP叠层结构加工过程中,为了实现金属断屑的同时保证出口CFRP的加工质量,振幅应该控制在0.025~0.5mm之间较为合适。(2)钻削过程中,刀具的切削刃磨损具有不对称性,前刀面磨损比后刀面更加缓慢;低频振动能够改变刀具运动轨迹,明显改善切屑的形态,促进钻削过程切屑的排出和热量的散失,降低切削刃温度,进而使加工环境中各种物质的化学活性降低,有效的抑制了发生在切削刃上的化学形式磨损,减少刀具磨损量。(3)分析了机械式低频振动钻削原理,提出了可以调节频率的低频振动试验台的设计思路;同时设计了一台便携式低频振动制孔单元以及配套使用的安装试验台,并对其性能进行了测试,加工过程稳定,加工质量较好。本文通理论加实验的方法,分析了低频振动工艺在Al/CFRP材料加工过程中对加工质量和刀具磨损的影响规律,同时设计了低频振动制孔试验台,为CFRP作为出口材料的叠层结构高质高效加工,以及低频振动制孔试验台的发展奠定了一定的基础。