碳纖維提高復(fù)合材料具有較高的強(qiáng)度和比剛度，是以碳纖維或碳纖維紡織品為改進(jìn)體，以環(huán)氧樹(shù)脂、瓷器、金屬材料、混凝土、碳或塑料為基材生成的復(fù)合材料。輕量級(jí)的實(shí)際效果非常顯著，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造業(yè)和軍用商品。然而，碳纖維復(fù)合材料的切割和加工存在一定的難度因素。本文討論了如何選擇刀具處理碳纖維復(fù)合材料的切割和加工難點(diǎn)。

  一、碳纖維復(fù)合材料分類(lèi)

  碳纖維復(fù)合材料可分為以下兩個(gè)層次：

  （1）根據(jù)碳纖維的物理性能，可分為高韌性、超高模量、高韌性和高抗壓強(qiáng)度。碳纖維改進(jìn)復(fù)合材料很常見(jiàn)(CFRP)、碳纖維增強(qiáng)瓷基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)金屬材料基復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料等。

  (2)根據(jù)短纖維的類(lèi)型可分為聚噻命基碳纖維(PAN)、甲基纖維素基碳纖維(粘膠基碳纖維)、瀝清基碳纖維、酚醛樹(shù)脂基碳纖維等。

  使用碳纖維復(fù)合材料

  二、碳纖維復(fù)合材料切割加工難點(diǎn)

  為什么碳纖維復(fù)合材料很難加工？由于碳纖維復(fù)合材料在整個(gè)加工過(guò)程中，環(huán)氧樹(shù)脂和化纖內(nèi)部聯(lián)系復(fù)雜，通常發(fā)生碳纖維金屬拉或去除，碳纖維復(fù)合材料具有高熱穩(wěn)定性和耐磨性，在整個(gè)加工過(guò)程中會(huì)造成大量的切割熱及其損壞，對(duì)加工機(jī)械設(shè)備的需求也很高。碳纖維方向30°、60°、90°是最重要的方向，它們會(huì)對(duì)切削力造成很大的集中損傷。碳纖維復(fù)合材料難加工的一個(gè)關(guān)鍵因素是對(duì)刀具的損壞非常嚴(yán)重，損壞迅速。損壞的關(guān)鍵分為尖刀損壞、刀具側(cè)損壞和刀具邊緣損壞；此外，切程的主要參數(shù)也會(huì)明顯損壞刀具。

  如何選擇刀具材料加工碳纖維復(fù)合材料？

  碳纖維復(fù)合材料加工工具材料和硬合金工具、金剛石涂層工具、聚晶金剛石（PCD）刀具。

  (1)硬質(zhì)合金刀具選擇YG類(lèi)加上TaC或NbC極細(xì)顆粒物硬質(zhì)合金刀具，該類(lèi)材料刀具耐溫性和抗氧化好，但加工碳纖維復(fù)合材料時(shí)，刀具損壞比較嚴(yán)重，零件外表層不光滑有撕破印痕，切削加工中必須經(jīng)常換刀、磨刀技巧，加工高效率低，對(duì)作業(yè)者的規(guī)定高、品質(zhì)不穩(wěn)定，不可以達(dá)到商品的大批量生產(chǎn)規(guī)定。

  (2)金剛石涂層刀具是硬質(zhì)合金刀具的整體刀具或PCD在刀頭基材上涂金剛石可以提高切削刃的耐磨性。它不僅具有金剛石的高韌性和耐磨性，而且能在長(zhǎng)加工周期內(nèi)保持原刀具的幾何圖形結(jié)構(gòu)，保證加工的實(shí)際效果。

  (3)聚晶金剛石刀具是現(xiàn)階段碳纖維復(fù)合材料加工的理想刀具。PCD的強(qiáng)度可達(dá)9000HV，是硬質(zhì)合金刀具的4~6倍，耐磨性高(是硬質(zhì)合金刀具的十倍以上)，如華菱超硬CDW010材料具有優(yōu)異的耐磨性，同時(shí)保持鋒利的刀口，合理切斷化纖，保證外觀光滑度高，減少磨削工具、拋光等輔助時(shí)間，緩解操作人員的勞動(dòng)效率，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。

  華菱超硬PCD刀具型號(hào)特點(diǎn)

  四、金剛石刀具處理碳纖維復(fù)合材料切加工難點(diǎn)

  由于紡織材料與金屬材料的物理性能差異較大，在整個(gè)加工過(guò)程中容易出現(xiàn)毛邊、分層破裂等缺點(diǎn)。因此，在加工航空航天領(lǐng)域的零件時(shí)，聚晶金剛石（PCD）刀具的加工質(zhì)量比傳統(tǒng)鈷合金硬質(zhì)合金刀具高。

   (1)碳纖維復(fù)合材料打孔刀具

  華菱超硬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的碳纖維復(fù)合鉆刀有：金剛石麻花鉆、金剛石麻花鉆、金剛石麻花鉆、金剛石階梯鉆、非標(biāo)準(zhǔn)金剛石麻花鉆等，選用進(jìn)口PCD塑料板為切削刃，具有很好的耐磨性，以鈷合金硬合金刀為基材，硬合金刀具基材具有很好的剛度和規(guī)格精度，能保證打孔切削的加工質(zhì)量，并設(shè)計(jì)方案內(nèi)冷(內(nèi)螺旋制冷)安全通道，提高制冷特性，對(duì)于碳纖維復(fù)合材料的打孔加工，麻花鉆螺旋銑面槽可以提高銑面特性，從而提高加工效率。

  華菱超硬碳纖維復(fù)合材料沖孔刀具可進(jìn)行多刀口設(shè)計(jì)方案，并可根據(jù)實(shí)際加工條件調(diào)整視角和銳度。在復(fù)合材料上進(jìn)行孔加工時(shí)，可以降低麻花鉆的切削力，防止原材料分層。銳利的切削刃可以保證孔的優(yōu)良品質(zhì)；鉆鉸鏈一體化工具，一次鉆孔和孔，省去了基本麻花鉆和絞刀加工所需的退刀、換刀和七和弦，可以進(jìn)一步提高加工效率。

  華菱超硬PCD麻花鉆

   (2)碳纖維復(fù)合材料切割刀具

  華菱超硬發(fā)布的碳纖維復(fù)合材料切削刀具有：金剛石銑刀片及配套設(shè)施銑刀盤(pán)、金剛石合金銑刀、金剛石螺旋式合金銑刀、金剛石單刃車(chē)刀、金剛石雙刃銑刀、金剛石球籠車(chē)刀及其非標(biāo)準(zhǔn)金剛石車(chē)刀等，華菱超硬金剛石銑刀的優(yōu)點(diǎn)取決于規(guī)格型號(hào)齊備、非標(biāo)準(zhǔn)訂制可迅速交貨，并可以依據(jù)試品實(shí)際效果迅速開(kāi)展改善提高；另一優(yōu)點(diǎn)取決于其具有內(nèi)冷特性，而金剛石PCD刀具的切削溫度不宜過(guò)高(600°內(nèi)為宜)。而金剛石PCD刀具的切削溫度不適合過(guò)高（600°之內(nèi)為宜）。

  華菱超硬pcd車(chē)刀

   (3)碳纖維復(fù)合材料銑刀

  華菱超硬發(fā)布的碳纖維復(fù)合銑削刀具有：金剛石刀頭、金剛石車(chē)床刀及其非標(biāo)準(zhǔn)金剛石刀具等，銑削加工在CFRP碳纖維改進(jìn)復(fù)合材料的加工也是一種非常基本的方法，通常適用于圓柱形表面預(yù)訂尺寸公差的完成。碳纖維復(fù)合材料的關(guān)鍵原是：硬合金工具或瓷器及其聚晶金剛石。在加工過(guò)程中，吃刀的深度和切割速度都會(huì)危及產(chǎn)品工件制成品的表面質(zhì)量和游戲道具的破壞程度，這也是技術(shù)優(yōu)化的總體目標(biāo)。

  華菱超硬PCD刀頭