輕是原材料應(yīng)用的關(guān)鍵方向，高強(qiáng)度鋼板、輕鋁合金、復(fù)合材料是未來的發(fā)展方向，同時(shí)復(fù)合材料也進(jìn)入了更好的未來發(fā)展機(jī)遇，碳纖維材料和玻璃纖維復(fù)合材料重量輕、抗壓強(qiáng)度大、設(shè)計(jì)方案好、抗沖擊、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，其抗拉強(qiáng)度是金屬材料的3~5倍，抗沖擊強(qiáng)度超過1500 MPa，達(dá)到高韌性零件的要求；凈重比鑄鐵件輕50%，比壓鑄輕30%，輕量減脂的實(shí)際效果非常明顯，因此已廣泛應(yīng)用于車輛、航空航天、風(fēng)速等行業(yè)。

  圖1 復(fù)合材料的主要用途

   一、復(fù)合材料的切割加工方法

  1.復(fù)合材料的銑削加工

  車削加工復(fù)合材料（CFRP）在加工中使用更多的方法也是最基本的方法，通常適用于圓柱形表面預(yù)訂尺寸公差?？捎糜阢娤鞯年P(guān)鍵原材料為：硬合金工具、聚晶金鋼石。

  在整個(gè)加工過程中，主要參數(shù)和刀具性能如刀主要參數(shù)和刀具性能會(huì)損害產(chǎn)品工件成品的表面質(zhì)量，這也是技術(shù)優(yōu)化的關(guān)鍵總體目標(biāo)方向。

  2.復(fù)合材料的切割加工

  銑削通常是對(duì)成品工件進(jìn)行再加工的一種加工方法。加工精度高，是對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品工件進(jìn)行粗加工后的全過程。

  在加工過程中，端車刀和復(fù)合材料（CFRP）中間要進(jìn)行復(fù)雜的相互影響，很容易造成CFRP產(chǎn)品工件有未斷裂的化纖棉紗及其分層狀態(tài)。為了減少和防止類似的缺點(diǎn)，必須科學(xué)合理地預(yù)測(cè)和分析切削力、軸分層、未斷裂的化纖棉紗毛刺的產(chǎn)生，操縱化學(xué)纖維趨勢(shì)、徑向和方向速率、切削速度等基本參數(shù)，必須不斷測(cè)試化學(xué)纖維的趨勢(shì)、徑向和方向，產(chǎn)生最佳的主要參數(shù)，并進(jìn)行切割加工。此外，工具材料的選擇也會(huì)對(duì)產(chǎn)品工件的外觀粗糙度造成明顯的危害。選擇合適的工具材料，設(shè)置有效的加工工藝主要參數(shù)，可合理減少毛刺。

  圖2 華菱超硬PCD車刀(可定制)

  3.復(fù)合材料的打孔加工

  復(fù)合材料產(chǎn)品工件鉆孔加工中常見的加工方法也是關(guān)鍵問題，如復(fù)合材料（CFRP）在整個(gè)鉆孔過程中，原材料的礦壓、刀具的損壞以及孔內(nèi)腔的產(chǎn)品質(zhì)量問題。

  經(jīng)試驗(yàn)分析，設(shè)定的主要切割參數(shù)、麻花鉆的三維幾何形狀及其切割加工質(zhì)量對(duì)復(fù)合材料的沖孔加工造成了顯著的危害。損傷區(qū)域的大直徑和直徑比通常稱為損傷因素，這也表明了分層狀態(tài)的水平。分層因素越大，分層問題就越嚴(yán)重。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可以邏輯推理，整個(gè)切割過程中的驅(qū)動(dòng)力和分層狀態(tài)也有內(nèi)部聯(lián)系，推力的大小也可以顯示分層水平。根據(jù)相同的沖孔原材料，與其他加工方法不同，沖孔加工中的切削速度不易對(duì)切削力造成很大危害。

  在相同的主要切割參數(shù)下，與麻花鉆頭相比，主要參數(shù)對(duì)獨(dú)特的混合麻花鉆的分層危害較小。對(duì)于形成的非標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，較大的刀速和直徑可以降低分層，隨著直徑比的降低和刀速的擴(kuò)大，鉆孔切割力會(huì)擴(kuò)大。

   二、復(fù)合材料切割加工難題

  復(fù)合材料切削加工難點(diǎn)的關(guān)鍵體現(xiàn)在：

  (1)復(fù)合固層抗壓強(qiáng)度低，在切削力作用下容易分層；

  (2)化纖復(fù)合型抗壓強(qiáng)度高，勻稱性弱，切割困難；

  (3)精度高，不能容忍整個(gè)加工過程中的一點(diǎn)異常誤差；

  (4)預(yù)加工增加值高，不允許造成廢物。

   三、復(fù)合材料切割加工刀具材料選擇

  刀具材料的有效選擇是復(fù)合材料加工的主要標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)復(fù)合材料的加工特點(diǎn)，規(guī)定刀具原材料和刀具幾何圖形的主要參數(shù)相對(duì)有效。只有耐磨、銳利、排熱標(biāo)準(zhǔn)好，才能合理切斷化纖，實(shí)現(xiàn)刀具的有效使用壽命。

   1.復(fù)合材料刀具材料的高效切割加工——PCD和CVD金鋼石刀具

  金剛石的強(qiáng)度可達(dá)9萬HV，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。

   2.PCD型號(hào)CDW010的性能

  通常在加工復(fù)合材料時(shí)選擇CDW010材料。加工復(fù)合材料時(shí)通常選用CDW010材料。

  圖3 PCD型號(hào)的性能

  圖4顯示了6種不能粒度分布的華菱超硬。PCD——CDW850/CDW002/CDW005/CDW010/CDW025/CDW302的性能特點(diǎn)和外部經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。

  圖4 PCD型號(hào)的性能特性

  3.風(fēng)電葉片刀具復(fù)合材料典型應(yīng)用方案

  選用玻璃纖維提高復(fù)合材料的風(fēng)電葉片在性能、耐磨性、耐熱性和耐腐蝕性方面遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)鋁型材、不銹鋼板和木材，深受風(fēng)電企業(yè)的熱烈歡迎。玻璃纖維風(fēng)電葉片金鋼石刀具加工方案如下：

  (1)葉面根部加工:金鋼石刀具CDW010材料鏜刀頭，常見型號(hào)規(guī)格如下:WCMT06T3，WCMT0905

  (2)葉面根部端面銑削:葉面根部切割后，表面不平整。風(fēng)電葉片根部?jī)?nèi)孔應(yīng)用金鋼石銑刀片切割加工。常用刀頭型號(hào)規(guī)格:CDW010材料SEHT1204和SPMT16T4。

  (3)風(fēng)電葉片打孔刀具:金鋼石電鍍工藝絞刀

  圖5 風(fēng)電葉片加工刀具計(jì)劃