復(fù)合材料是由兩種不同材料結(jié)合在一起，形成一種新材料，特性超過原本的兩種基體材料。早在古埃及時代，人類便用泥巴和麥稈結(jié)合形成最早的“復(fù)合材料”，強度超過泥巴和麥稈本身。

　　現(xiàn)代常見復(fù)合材料根據(jù)基體材料不同分為塑料基復(fù)合材料（本文僅限討論塑料基復(fù)合材料），金屬基復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料等；塑料基復(fù)合材料又根據(jù)糅合入基體類的不同材料，分為碳纖維，玻璃纖維（俗稱玻璃鋼），芳綸等材料。更有多種不同材料疊加，如碳纖維+鋁合金，碳纖維+蜂窩材料，玻璃纖維+鈦合金等材料。

　　復(fù)合材料可以根據(jù)強度設(shè)計要求，設(shè)計不同的纖維編織方向，選擇單方向提高材料強度，分為平織，斜紋織，緞紋織等各種纖維鋪設(shè)方向方法。同時，塑料基復(fù)合材料，又可以根據(jù)基體分為熱塑性復(fù)合材料和熱固性復(fù)合材料；熱塑性材料會在高溫下融化為液體，并且在低于融化溫度后變?yōu)楣腆w。這個過程可以被不斷重復(fù)，類似小的方冰塊。熱固性材料特性不同。足夠的熱量會產(chǎn)生化學反應(yīng)，稱為“交聯(lián)”，材料會永遠變形。熱固即為，隨熱而固。交聯(lián)后，熱固材料不會融化。過高溫度，熱固材料會燒焦，物理特性會降低。

　　復(fù)合材料與金屬相比，具有以下特點：

　　·減少重量；

　　·減少零部件數(shù)量，更高強度和剛性；

　　·更好耐沖擊性，更好耐疲勞性，更好隔熱和隔音性，更好防振和噪音衰減性，無電流腐蝕性；

　　·控制纖維方向，確定材料不同方向特性；

　　·生產(chǎn)復(fù)雜形狀產(chǎn)品。

　　由于復(fù)合材料由兩種或者多種材料糅合在一起，而且纖維的鋪設(shè)方向，分層不同，所以對加工提出了更高的挑戰(zhàn)，在加工過程中容易產(chǎn)生以下問題：刀具快速磨損，毛刺過大，材料分層，剩余纖維未切除，加工過熱等問題。

　　復(fù)合材料加工與金屬加工機理有著本質(zhì)的不同，金屬加工時被加工材料比切削刀具更軟，切削過程中被加工材料沿著剪切面形成連續(xù)的塑形變形，從而形成連續(xù)的，鋸齒狀的斷續(xù)的切屑變形。而復(fù)合材料加工，本身為一系列脆性破壞過程，切削刃的撞擊使得堅硬的纖維粉碎，形成粉末狀或者毛刷狀的碎屑。

　　由于復(fù)合材料的高耐磨性，刀具通常采用金剛石涂層或者PCD（聚晶金剛石）刀具切削。同時，復(fù)合材料加工過程中，需要鋒利的切削刃，將纖維切除。金剛石涂層可以顯著提高刀具壽命，但是金剛石涂層在涂層前需要刃口處理，方便涂層附著，同時金剛石涂層本身有一定厚度，所以會造成金剛石涂層刀具較不鋒利，通常刃口圓角約為20um。PCD刀具直接刃磨而成刃口，所以可以比較鋒利，通常刃口圓角約為10um。

剪切，切屑流經(jīng)過切削面                                粉碎，切削刃使基體破碎
切削區(qū)有良好的散熱                         　切削區(qū)的散熱較少

　　兩種刀具的選擇通常根據(jù)客戶生產(chǎn)規(guī)模來定，如果是小批量，多品種產(chǎn)品加工，可以采用金剛石涂層刀具；如果是大批量定型產(chǎn)品，追求效率，可以采用PCD刀具。加工常見碳纖維復(fù)合材料，金剛石涂層刀具銑削線速度約為200-400m/min，而PCD刀具銑削線速度可以達到400-800m/min。

　　復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天，能源（風電葉片），汽車，運動器材，醫(yī)療，游艇等行業(yè)，主要目的為材料的高強度和低密度。如常見的碳纖維，強度接近高強度鋼，而密度為2.4g/cm3，比鋁合金密度還低；芳綸材料密度更低至1.3-1.4g/cm3。

　　山高刀具提供完整的加工復(fù)合材料銑刀和鉆頭，分為兩個系列，金剛石涂層和PCD銑刀，全部為標準產(chǎn)品推向市場。

　　金剛石涂層銑刀工分為5種：

　　■小螺旋角銑刀：減小軸向切削力，減少毛刺，可以應(yīng)用于所有塑料基復(fù)合材料，并可以很好加工高含硅鋁合金；

　　■小螺旋角球頭銑刀：主要用于加工材料成形，如航空起落架型面加工；

　　■左旋右旋銑刀：將材料至于螺旋角交叉處，完全抵消加工過程中的軸向切削力，從而實現(xiàn)最好的加工表面質(zhì)量，主要用于軍工行業(yè)；

　　■菠蘿銑刀：采用更多的左旋齒，將材料下壓，提供工裝剛性，獲得較好表面質(zhì)量，主要用于加工碳纖維復(fù)合材料；

　　■蜂窩材料專用銑刀：鋸齒狀切削刃設(shè)計，鋒利刃口，輕快切除，防止壓倒蜂窩，主要用于加工，紙蜂窩板，鋁蜂窩板和鈦合金蜂窩板。

　　PCD銑刀分為3種：

　　·0度刃傾角PCD銑刀：適用于絕大多少應(yīng)用的各種復(fù)合材料（包括塑料基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料）；

　　·正3度刃傾角PCD銑刀：加工過程中將材料下壓，從而得到最好的上表面表面質(zhì)量；

　　·負3度刃傾角PCD銑刀：加工過程中將材料上推，從而得到最好的上表面表面質(zhì)量。

　　金剛石涂層鉆頭分為2種：

　　·C1鉆尖設(shè)計：由兩個頂點角形成，減小軸向切削力，防止分層，用于加工出口為復(fù)合材料的材料；

　　·C2鉆尖設(shè)計：由180度平面頂點角和小鉆尖形成，較好的斷屑和排屑設(shè)計，保證孔的質(zhì)量。適用于加工出口為金屬材料的疊加復(fù)合材料，如碳纖維+鋁合金等材料。

　　PCD鉆頭為復(fù)合鉆尖設(shè)計，可以加工復(fù)合材料出口材料，也可以加工金屬材料出口材料，也可以實現(xiàn)加工芳綸孔，最好的孔面質(zhì)量。

　　山高刀具也可以根據(jù)客戶要求，專門定制各種加工復(fù)合材料的刀具。下面為一些加工航空航天工件的案例：

　　1. 客戶：俄羅斯RUSAVIAINTER

　　材料：碳纖維

　　山高刀具: JC840左旋右旋銑刀

　　輪廓銑削：ae=5 mm

　　Ap=工件厚度8mm

　　Vc=180 m/min

　　Fz=0.02

　　順銑，切削順滑，表面質(zhì)量良好。

　　2. 空中客車公司（法國）

　　材料：碳纖維

　　機床：Jobs Jomach 159

　　山高刀具：標準PCD鉆頭X31，直徑6.35 mm

　　線速度：Vc=180 m/min

　　進給： 850 mm/min

　　切削毛刺較小，刀具壽命達到60分鐘以上

　　3. 客戶：某航空發(fā)動機客戶

　　材料：碳纖維+鋁蜂窩+碳纖維板

　　機床： Creno liner 5軸

　　山高刀具： JC860蜂窩加工銑刀，直徑10mm

　　切削寬度：銑削開槽

　　切削深度：40 mm

　　線速度： 160 m/min

　　進給速度：300 mm/min

　　隨著復(fù)合材料生產(chǎn)成本的不斷降低，產(chǎn)量大幅提升，其應(yīng)用范圍也越來越廣，隨之帶來的加工挑戰(zhàn)也不斷增加，我們必須不斷研制更多新型專用復(fù)合材料刀具，滿足市場需求。