background image

A comparative study on conventional and orbital 

drilling of woven carbon fiber reinforced epoxy 

laminates 

 

A. Sadek 

(1)

, M. Meshreki 

(2)

, Z. Shi 

(2)

 and H. Attia 

(1,2)*

 

 (1)

Department of Mechanical Engineering, McGill University, Montreal, QC, Canada 

 (2)

Aerospace Manufacturing Technology Centre, Institute for Aerospace Research, 

National Research Council Canada, Montreal, QC, Canada 

*helmi.attia@nrc.ca / helmi.attia@mcgill.ca 

 

Abstract:  Drilling  of  Carbon  Fiber  Reinforced  Polymers  (CFRPs)  is  a  challenging 
process of major economic and safety concerns for the aerospace industry. This research 
work  presents  an  experimental  investigation  of  the  orbital  drilling  technique  versus 
conventional  drilling  of  woven  CFRP  laminates.  Moreover,  the  tribological  aspect  of 
conventional  drilling  is  investigated  through  studying  the  effect  of  the  dry  machining, 
air  cooling,  and  Minimum  Quantity  Lubrication  (MQL)  conditions  on  the  quality  of 
produced holes. This paper studies the attributes of hole quality for a range of material 
removal rates (MRR): 11.4 to 22.8 cm³/min, using a three flute solid carbide 9.53 mm 
drilling  tool  for  conventional  drilling.  Corresponding  conditions  were  employed  to 
produce 9.53 mm diameter holes using a 6.35 mm four flute end-mill for Conventional 
Orbital  Drilling  (COD).  The  preliminary  results  of  Superabrasive  Orbital  Drilling 
(SAOD)  using  superabrasive  diamond-coated  steel  tools  are  also  presented.  MQL  and 
air  cooling  resulted  in  reduced  cutting  temperatures,  compared  to  conventional  dry 
drilling. COD produced delamination-free holes with enhanced hole surface quality, in 
addition to the pronounced reduction in cutting temperatures and thrust forces.  
Key  words:  Conventional  and  orbital  drilling,  Carbon  Fiber  Reinforced  Polymers 
(CFRPs), Minimum Quantity Lubrication (MQL), Machining-induced defects.  

INTRODUCTION  

The  continuous  evolution  of  usage  of  polymer  composites  in  the  aerospace  industry 
attracts more research efforts on different post-processing techniques applied to polymer 
composites. Various novel drilling techniques e.g. Conventional Orbital Drilling (COD) 
and  Superabrasive  Orbital  Drilling  (SAOD)  are  being  used  by  today‟s  aerospace 
manufacturers.  However,  not  much  is  known  about  the  effects  of  employing  such 
processes on the quality attributes of the produced part.  

Delamination  of  Carbon  Fiber  Reinforced  Polymer  (CFRP)  layers  is  one  of  the 

most  critical  defects  associated  with  drilling  of  composite  laminates.  Delamination 
could  take  place  at  the  hole  entry  and/or  exit,  or  through  the  layers  of  the  laminate 
thickness. The amount of delamination is controlled by the process parameters and the 

background image

quality  of  the  bonding  between  the  layers  of  the  material.  The  entry  delamination 
becomes  dominant  in  the  case  of  high  speed  drilling,  while  the  exit  delamination 
remains  the  most  common  type  to  take  place  during  intermediate  and  low  drilling 
speeds [Rawat et al., 2009]. 

COD  and  SAOD  are  two  emerging  orbital  drilling  techniques  that  have 

demonstrated  a  potential  for  eliminating  defects  associated  with  drilling  of  CFRP 
laminates [Lindqvist et al., 2001] [Persson et al., 1997]. Such potential stems from the 
nature of these processes, which is based on eliminating the axial dwell of the drilling 
tool  over  the  uncut  material  thickness  [Iyer  et  al.,  2006].  This  is  achieved  through 
rotating a cutting tool of a smaller diameter about its own axis and simultaneously about 
the axis of the desired cylindrical hole, located at an offset distance from the tool axis. 
The cutting tool used for COD is usually an end-mill or a cutting head with PCD inserts, 
while a diamond coated mandrel is used for SAOD (Figure 1).  

       

 

Figure 1 Description of tool types and motion in (a) COD, and (b) SAOD processes 

 

The research work published in [Lindqvist et al., 2001] showed the results of using 

COD  to  produce  holes  in  sandwich  constructions  with  aluminum  and  carbon 
honeycomb  core  for  aerospace  applications.  This  process  produced  delamination-free 
holes with allowable geometric accuracy. The tool experienced, however, considerable 
chipping on the main cutting edge, due to the lack of tool dynamic stability. 

Using fluted diamond-coated abrasive cutters for edge trimming of graphite/epoxy 

laminates  was  investigated  in  [Colligan  et  al.,  1999].  Delamination-free  surfaces  were 
successfully  produced.  The  surface  quality  and  the  cutting  forces  were  reported  to  be 
directly proportional to the grit size and the material removal rate (MRR), respectively. 
The  feed  rate  was  reported  to  be  of  a  minor  effect  on  the  surface  quality.  The  results 
reported in [Persson et al., 1997] compared the effect of producing holes via SAOD and 
other  conventional  drilling  processes  on  the  behavior  of  the  drilled  CFRP  laminates 
under  fatigue  loading.  A  diamond  coated  mandrel  rotating  at  a  rotational  speed  of 
25,000  rpm  and  an  orbital  speed  of  125  rpm  were  employed.  An  enhanced  static  and 
fatigue behaviors were reported for plates with holes produced  by SAOD compared to 
the behavior of plates with holes produced by conventional drilling. 

(a) 

(b) 

background image

The  effect  of  air  cooling  and  Minimum  Quantity  Lubrication  (MQL)  on  the 

produced surface finish, tool wear, cutting forces, and torques in drilling of Aluminum 
was investigated in [Tasdelen et al, 2008]. However, no such study has been carried out 
for drilling of CFRPs up to the present. 

The  objective  of  this  research  work  is  to  conduct  a  comparative  study  between 

SAOD,  COD,  and  conventional  drilling  under  dry,  air  cooled,  and  MQL  conditions. 
Such  comparative  study  aims  at  ranking  these  processes,  in  terms  of  their  capabilities 
and limitations. 

EXPERIMENTAL SET-UP 

All the drilling tests were performed on a 5-axis Makino A88  machining centre, having 
a 50 kW spindle, maximum spindle speed of 18,000 rpm and maximum feed rate of 50 
m/min. The COD and SAOD tests were conducted under dry conditions. Conventional 
drilling  tests  were  conducted  under  dry,  air  cooled,  and  MQL  conditions.  The  MQL 
tests  were  performed  using  Vogel  LubriLean  Vario  system  connected  through  the 
spindle.  The  aerosol  was  supplied  through  the  coolant-through-holes  of  the  tool.  Air 
pressure of 0.6 MPa and oil lubricant flow of 9 ml/hr were used for MQL drilling tests. 
Figure 2(a) shows the experimental set-up used for the drilling experiments. Fixture (1) 
was  used  to  hold  the  CFRP  laminates.  The  fine  chips  were  evacuated  using  a  special 
vacuum  arrangement  (2).  The  cutting  forces  were  recorded  using  a  3-component 
dynamometer  (3),  Kistler  9255B,  and  5070A  Kistler  charge  amplifier.  Cutting 
temperatures were measured using a FLIR ThermoVision A20M Infrared camera (4) at 
the hole exits. 

  

 

Figure 2; (a) Experimental set-up, (b) Four flute end-mill, diamond coated steel 

mandrel and three flute drill bit used for drilling of woven CFRP laminates 

 

The  test  material  used  was  a  quasi-isotropic  laminate  comprising  35  plies  of  8-

harness  satin  woven  graphite  epoxy  prepreg.  The  laminate  was  manufactured  by 
autoclave  molding  with  a  cure  time  of  60  min  at  127  °C  under  516.75  kPa  autoclave 
pressure  to  produce  a  final  cured  thickness  of  6.35  ±  0.02  mm.  For  conventional 
drilling, a three-flute 9.53 mm diameter drill with a 30° helix angle, 150° point angle, a 

(a) 

(b) 

background image

fluted length of 63 mm and an overall length of 100 mm was used. The COD tests were 
performed using a four flute 6.35 mm end-mill with a fluted length of 19 mm and a total 
length of 63 mm. The SAOD tests were performed using a (100 Grit) diamond coated 
6.35 mm

 steel mandrel tool, with a coating length of 6.35 mm and an overall length of 

76 mm. Figure 2(b) shows the three types of tools. 

Delamination  at  the  entry  and  exit  of  holes  were  investigated  using  the  Olympus 

Model GZX 12 optical microscope. Hole circularity and hole size errors along the depth 
of  the  hole  were  measured  using  a  „„Mitutoyo-Mach  806‟‟  coordinate  measuring 
machine  (CMM).  Surface  roughness  measurements  were  done  using  a  Form  Talysurf 
series 2 surface profilometer. 

The test matrix for this research work is given in Table 1. Two sets of experiments 

were  conducted  in  order  to  perform  this  comparative  study.  The  first  group  of  tests 
compared  the  conventional  and  COD  tests  that  were  performed  at  the  same  range  of 
rotational speeds; 6,000 to 12,000 rpm, and MRRs of 11.4 to 22.8 cm³/min. Such MRR 
range  was  achieved  by  a  single  feed  rate  of  0.06  mm/rev  for  the  conventional  drilling 
tests, versus a range of helical feed rates of 1,200 to 2,400 mm/min with a helical pitch 
of  3  mm  for  the  COD  tests.  The  selection  of  this  operating  range  was  limited  by  the 
capability of the machine tool to perform such an intricate helical motion at high helical 
feeds.  The  second  set  of  experiments  was  conducted  to  compare  the  performance  of 
COD  and  SAOD  techniques  at  the  same  rotational  speed  of  16,000  rpm,  with  orbital 
feed  rates  600  to  1,200  mm/min  and  a  helical  pitch  of  1  mm  to  produce  a  range  of 
MRRs 1.9 to 3.8 cm³/min.   

Table 1  Test matrix for conventional, COD, and SAOD drilling 

Set 

Conventional (Dry, 

Air, and MQL) 

COD 

SAOD 

MRR 

(cm³/min) 

Speed 

(rpm) 

Feed rate 

(mm/rev) 

Orbital feed 

(mm/min) 

Pitch 

(mm) 

Orbital feed 

(mm/min) 

Pitch 

(mm) 

6,000 

0.06 

1,200 

-- 

-- 

11.4 

9,000 

1,800 

17.1 

12,000 

2,400 

22.8 

16,000 

-- 

600 

600 

1.9 

900 

900 

2.85 

1,200 

1,200 

3.8 

RESULTS AND DISCUSSION 

In this section, the quality attributes of the holes produced using the SAOD, COD, and 
conventional drilling under dry, air cooled, and MQL conditions are compared over the 
ranges of MRR specified in Table 1. The MRR is a common parameter for conventional 
and  orbital  drilling  techniques  that  also  has  an  indication  on  the  productivity  of  the 
process.  For  conventional  drilling  experiments,  the  MRR  was  increased  by  increasing 
the rotational speed while the feed rate was fixed. For COD and SAOD the MRR was 

background image

increased  by  increasing  the  orbital  feed  while  the  rotational  speed  remained  constant, 
(Table 1)

1.1.  Delamination  

Hole entry and exit delamination were investigated. None of the holes produced by the 
entire  set  of  experiments  has  shown  considerable  entry  delamination.  The  exit 
delamination  for  holes  produced  at  MRR  22.8  cm³/min  using  dry,  air  cooled,  MQL 
conventional drilling, and COD are shown in Figure 3 (a), (b), (c), and (d) respectively.  
The delamination-free holes produced at MRR 3.8 cm³/min using COD and SAOD are 
shown in Figure 3 (e), and (f), respectively.  

The holes produced by conventional drilling showed considerable amounts of exit 

delamination,  while  COD  and  SAOD  resulted  in  delamination-free  holes.  The 
delamination  damage  could  be  quantified  by  a  delamination  factor  (ф

d

=D

max

/D

nominal

), 

where “D

max

” is the maximum diameter that contains the observed delamination zone, 

and “D

nominal

” is to the nominal hole diameter, as shown in Figure 3 (a). 

     

Figure 3;Exit Delamination for holes produced at MRR 22.8 cm³/min using (a) Dry, (b) 

Air cooled, (c) MQL conventional drilling, (d) COD at MRR 22.8 cm³/min, (e) COD at 

MRR 3.8 cm³/min, and (f) SAOD at MRR 3.8 cm³/min 

 

Figure 4 compares the exit delamination factors associated with dry, air cooled, and 

MQL  conventional  drilling  techniques.  Two  main  trends  could  be  concluded  from 
Figure  4.  First,  as  the  MRR  is  increased  from  11.4  to  22.8  cm³/min  the  exit 
delamination  factor  increases  by  an  average  of  7%,  23%,  and  13%  for  dry,  air,  and 
MQL, respectively. Second, the MQL resulted in about  6%  and  8.5% reduction in  the 
delamination factor compared to the dry and air conditions, respectively. 

The results shown in Figure 4 could be explained through investigating the drilling 

thrust forces for each condition. Figure 5(a) and (b) show an increase in thrust forces in 
all of the drilling techniques as the MRR increased, as a consequence of the higher feeds 

(a) 

(b) 

(c) 

(d) 

(e) 

(f) 

D

max

 

D

hole

 

background image

required to achieve higher MRRs. Figure 5(a) shows that the MQL resulted in a thrust 
force  average  reduction of  17%  and  20%  compared  to  the  dry  and  air  cooled  drilling, 
respectively, which resulted in the relatively lower delamination factors exhibited by the 
MQL drilling. The thrust forces associated with COD are 40% to 50% lower than those 
obtained  by  conventional  drilling  under  dry,  air  cooled,  and  MQL  conditions.  Such 
percentage  of  reduction  in  thrust  forces  of  the  COD  is  attributed  to  the  helical  tool 
motion  that  eliminates  the  stationary  tool  center  [Persson  et  al.,  1997],  and  is  in 
agreement with the percentage reported in [Langella et al., 2001].  

 

Figure 4; Exit delamination factors of conventional drilling under  

dry, air cooled, and MQL conditions 

The thrust forces for the SAOD and COD at lower MRRs are compared in  Figure 

5(b).  SAOD  resulted  in  60%  to  75%  increase  in  thrust  forces  compared  to  the  COD. 
This increase can be attributed to (i) the absence of the real oblique cutting condition in 
the SAOD process where higher specific cutting forces are required due to the smaller 
equivalent chip size, and (ii) the higher effect of frictional forces generated as a result of 
the engagement of the abrasive particles with the epoxy matrix, as well as the particle‟s 
shallow clearance [Ahmad et al., 2009][Colligan et al., 1999]. 

 

Figure 5; Drilling thrust forces for (a) COD and conventional drilling under  

dry, air, and MQL conditions. (b) COD and SAOD at lower MRR levels 

During the drilling process,  the remaining thickness  of material  near the hole exit 

starts  to  fail  experiencing  delamination  above  a  certain  threshold  drilling  thrust  force 

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

11.4

17.1

22.8

Exi

D

e

lam

in

ation

 Fact

o

(ɸ

d

)

Material Removal Rate (cm³/min) 

Dry

Air

MQL

0

50

100

150

200

250

300

350

11.4

17.1

22.8

Th

ru

st 

Fo

rc

e

 (

N

)

Material Removal Rate (cm³/min)

Dry

Air

MQL

COD

0

50

100

150

200

250

300

350

1.9

2.85

3.8

Th

ru

st 

Fo

rc

e

 (

N

)

Material Removal Rate (cm³/min)

SAOD

COD

(a) 

(b) 

background image

level F

t,threshod

 [Ho-Cheng et al., 1990]. The results in Figure 5(a) and (b) suggest that the 

level  of  the  drilling  thrust  force  in  the  COD  and  SAOD  did  not  exceed  this  threshold 
value, since no delamination was associated with these techniques. 

1.2.  Drilling Temperature 

Thermal  damage  during  machining  is  a  critical  aspect  that  must  be  considered  while 
studying  the  impact  of  different  process  parameters  on  hole  quality  attributes.  CFRPs 
are sensitive to thermal damage that causes material deterioration and decomposition at 
the machined surface and/or within the heat affected zones. Figure 6 shows a schematic 
representation of the temperature measurement using the IR camera. The temperature is 
monitored for the point of interest (point A), which is the intersection of the axis of the 
hole  to  be  drilled  and  the  outermost  layer  on  the  exit  side  of  the  CFRP  laminate.  The 
maximum temperature takes place when point (A‟) on the tool tip coincides with point 
(A) at the instant of the exit penetration of the tool tip. The results shown in Figure 7(a
and (b) represent the maximum recorded temperature for each drilling condition. 
 

 

Figure 6; Schematic of temperature measurement using the IR camera 

 

 

 

Figure 7; Maximum temperature at the tool exit for (a) COD and conventional drilling 

under dry, air, and MQL conditions, and (b) COD and SAOD at lower MRR levels 

Figure  7(a)  shows  the  exit  temperatures  for  COD  and  for  conventional  drilling 

under  dry,  air  cooled, and  MQL  conditions.  In all  of  the  involved  techniques,  the  exit 
temperature  increased  as  the  MRR  increased.  This  is  a  result  of  the  friction-induced 
temperature rise associated with higher rotational speeds. Compared to conventional dry 
drilling,  the  use  of  MQL  and  air  cooling  resulted  in  temperature  reduction  by  40%  to 
45% and 25% to 30%, respectively. COD resulted in a significant temperature reduction 
of  45%  to  60%  compared  to  conventional  dry  drilling  due  to  the  intermittent  cutting 
nature of COD that creates a cyclic tool cooling effect during cutting. 

0

50

100

150

200

250

300

350

11.4

17.1

22.8

Exi

Tem

p

e

ratu

re

 (

°C)

Material Removal Rate (cm³/min) 

Dry

Air

MQL

COD

0

50

100

150

200

250

300

350

1.9

2.85

3.8

Exi

Tem

p

e

ratu

re

 (

°C)

Material Removal Rate (cm³/min)

SAOD

COD

(a) 

(b) 

Material decomposition temperature 

 

Material decomposition temperature 

background image

Figure  7(b)  compares  the  exit  temperatures  obtained  in  COD  to  SAOD  at  lower 

MRR levels. COD resulted in temperature levels 40% to 45% lower than SAOD, which 
involves higher specific cutting energies and consequently significant effect of friction-
induced  temperature  rise.  Thermogravimetric  Analysis  (TGA)  test  was  performed  in 
order to determine the decomposition temperature of the CFRP material being used.  In 
Figure  7(a)  and  (b),  only  the  dry  and  SAOD  processes  at  the  highest  MRR  slightly 
crossed the decomposition temperature limit.  

1.3.  Hole Surface Roughness 

The  arithmetical  mean surface  roughness „Ra‟  was  measured  along  the  hole  depth  in 
order to  represent  the quality of the produced hole surface.  Figure  8(a) shows  that  the 
surface  quality  produced  by  MQL  drilling  was  practically  better  or  equal  to  that 
produced  by  dry  and  air  cooled  drilling.  The  COD  produced  better  surface  quality 
compared to conventional drilling at low and medium MRR. However, the effect of the 
helical path errors and tool dynamics at high MRR resulted in a lower surface quality.  

Figure  8(b)  shows  a  pronounced  increase  in  surface  roughness  of  the  holes 

produced by SAOD compared to the enhanced surface quality produced by COD. This 
is  attributed  to  the  relatively  coarse  tool  coating  grains  (Grit  100).  The  relatively  low 
tool  rotational  speed  could  be  another  factor  for  the  high  surface  roughness  values  as 
shown  in  Figure  8(b).  Finer  grains  could  have  been  used  to  produce  better  surface 
quality but this would have led to higher cutting forces. Tool design considerations, e.g. 
spiral  flutes  for  chip  flow,  could  dramatically  expand  the  capabilities  of  the  SAOD 
technique [Colligan et al., 1999].  Further investigation of the effect of tool design and 
the grit size on the cutting forces and surface quality is underway.  

 

Figure 8;Hole surface roughness along the hole depth for (a) COD and  conventional 

drilling under dry, air, and MQL conditions. (b) COD and SAOD at lower MRR levels 

1.4.  Hole Size Error 

The  hole  size  error  is  defined  by  the  ratio  of  the  difference  between  the  actual  hole 
diameter  “D

actual

,  and  the  nominal  hole  diameter  “D

nominal

”  to  the  nominal  hole 

diameter (Hole Size Error (%) = (D

actual

 – D

nominal

)/D

nominal

,). A negative error indicates 

that  the  produced  hole  is  smaller  than  the  nominal  size.  The  limits  of  allowable 
tolerance  were  defined  based  on  the  dimensional  tolerance  of  the  drill  bit  which  is 

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

11.4

17.1

22.8

R

m)

Material Removal Rate (cm³/min) 

Dry

Air

MQL

COD

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

1.9

2.85

3.8

R

m)

Material Removal Rate (cm³/min)

SAOD

COD

(a) 

(b) 

background image

±0.0127 mm that represents ±0.13% hole size error. Figure 9(a) and (b) show that all the 
drilling tests produced hole sizes within acceptable tolerance limits, except the COD at 
MRRs  11.4  and  17.1  cm³/min.  Such  excessive  errors  could  be  a  consequence  of  the 
helical path errors generated by the controller of the machine tool and/or the deflection 
of  the  tool  under  the  action  of  the  tangential  force.  However,  the  holes  produced  by 
COD  at  MRR  22.8  cm³/min  were  within  tolerance.  This  could  be  due  to  the 
compensation effect of tool dynamics. Figure 9 (b) shows that COD produced hole sizes 
within  acceptable  tolerance  limits  at  MRR  of  1.9  to  3.8  cm³/min  due  to  lower  helical 
path errors and tool dynamics effects at this range of MRR. 

 

Figure 9; Hole size error for (a) COD and conventional drilling under dry, air, and 

MQL conditions. (b) COD and SAOD at lower MRR levels 

CONCLUSIONS 

The following conclusions can be drawn from this study: 

1.  Using MQL with conventional drilling resulted in a drilling thrust force reduction 

of  17%  to  20%,  compared  to  the  dry  and  air  cooled  conventional  drilling. 
However, such reduction was not sufficient to eliminate the exit delamination. On 
the other hand, the COD and SAOD produced delamination-free holes.    

2.  Using MQL and air cooling with conventional drilling resulted in up to 45% and 

30%  temperature  reduction,  respectively.  This  suggests  that  using  MQL  and  air 
cooling becomes more essential at high MRR ranges where the exit temperatures 
of  dry  conditions  exceed  the  material  decomposition  temperature.  The  COD 
resulted  in  a  temperature  reduction  of  up  to  60%  compared  to  conventional  dry 
drilling  at  high  MRRs.  The  SAOD  resulted  in  significantly  higher  temperatures 
compared to COD at low MRR ranges. However, further design considerations of 
the superabrasive tool can significantly enhance the performance of the process. 

3.  The COD conducted at low MRR resulted in superior hole surface quality. On the 

other  hand,  the  COD  at  high  MRR  produced  lower  surface  quality  compared  to 
conventional  drilling  due  to  helical  path  errors  and  tool  dynamics  effect.  MQL 
and  air  cooling  did  not  show  a  significant  improvement,  in  terms  of  surface 
quality. The SAOD produced significantly lower surface quality as a result of the 
relatively coarse diamond grains used. 

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

H

o

le

 Size

 E

rro

(%

)

Material Removal Rate (cm³/min) 

Dry

Air

MQL

COD

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

H

o

le

 Size

 E

rro

(%

)

Material Removal Rate (cm³/min)

SAOD

COD

(a) 

(b) 

1.9           2.85 

    3.8 

11.4 

       17.1             22.8 

Upper limit 

Lower limit 

Upper limit 

Lower limit 

background image

4.  All the drilling tests produced hole sizes within acceptable tolerance limits, except 

the  COD  tests  conducted  at  the  medium  MRR  range.  This  was  attributed  to  the 
helical path errors and tool deflection under the action of the tangential force.  

5.  The  COD  produced  delamination-free  holes,  with  superior  surface  quality  and 

significantly  reduced  temperatures.  However,  multi-axis  machine  centers  have 
limitations on performing the COD at high MRR. 

ACKNOWLEDGEMENTS 

This work was conducted under the partial financial support of the Natural Sciences and 
Engineering  Research  Council  of  Canada  (NSERC),  which  the  authors  greatly 
appreciate.  The  authors  would  like  to  acknowledge  the  support  of  the  Aerospace 
Manufacturing  Technology  Centre  (AMTC),  Institute  for  Aerospace  Research  (IAR), 
National Research Council Canada (NRC), where the experiments were conducted. 

REFERENCES 

[Lindqvist  et  al.,  2001]    Lindqvist,  R.;  EriKsson  I.;  Wolf  M.;  "Orbital  drilling  of 

sandwich  constructions  for  space  applications";  In:  Proceedings  of  the  2001  SAE 
Aerospace Automated Fastening Conference; Seattle 2001 

[Persson  et  al.,  1997]  Persson  E.;  Eriksson  I.;  Zackrisson  L.;  "Effects  of  hole 

machining  defects  on  the  strength  and  fatigue  life  of  composite  laminates"; 
Composites Part A: Applied Science and Manufacturing; Vol. 28 (2); pp. 141-151; 
1997; ISSN 1359-835X 

[Iyer et al., 2007] Iyer R.; Koshy P.; Ng E.; "Helical milling: An enabling technology 

for hard machining precision holes in AISI D2 tool steel"; International Journal of 
Machine Tools and Manufacture; Vol. 47(2); 2007; pp. 205-210; ISSN 0890-6955 

[Colligan et al., 1999] Colligan K.; Ramulu M.;"Edge trimming of graphite/ epoxy with 

diamond abrasive cutters"; vol. 121(4); pp. 647-655; ISSN 1087-1357 

[Tasdelen  et  al.,  2008]  Tasdelen  B.;  Wikblom  T.;  Ekered  S.;  "Studies  on  minimum 

quantity  lubrication  (MQL)  and  air  cooling  at  drilling";  Journal  of  Materials 
Processing Technology; Vol. 200(1-3); pp. 339-346; ISSN 0924-0136 

[Rawat et al., 2009] Rawat S.; Attia H.; "Characterization of the dry high speed drilling 

process of woven composites using Machinability Maps approach"; CIRP Annals - 
Manufacturing Technology, Vol. 58(1); 2009;pp. 105-108; ISSN 0007-8506 

[Langella et al., 2005] Langella A.; Nele L.; Maio A.; "A torque and thrust prediction 

model  for  drilling  of  composite  materials";  Composites  Part  A:  Applied  Science 
and Manufacturing; Vol. 36(1); 2005; pp. 83-93; ISSN 1359-835X 

[Ho-Cheng  et  al.,  1990]  Ho-Cheng  H.;  Dharan  C.;  "Delamination  During  Drilling  in 

Composite  Laminates";  Transactions  of  ASME  Journal  of  Engineering  for 
Industry; Vol. 112(3); 1990; pp. 236–239 

[Ahmad et al., 2009]  Ahmad J.S.; "Conventional Machining of FRPs"; in: Machining 

of Polymer Composites; Springer 2009; ISBN 978-0-387-35539-9