碳纖維,、芳綸纖維,、蜂窩芯等復(fù)合材料具有重量輕，耐高溫,，破損安全性高,，機(jī)械強(qiáng)度、邊緣強(qiáng)度好,，耐化學(xué)腐蝕等特性,，今天正被廣泛地應(yīng)用到許多領(lǐng)域，如航空,、航天,、能源、建筑,、船舶等,。尤其是在飛機(jī)制造業(yè)，復(fù)合材料應(yīng)用的多少已經(jīng)成為先進(jìn)程度的重要標(biāo)志之一,。復(fù)合材料的加工需要使用精準(zhǔn)的數(shù)控加工設(shè)備以及合適的刀具來完成,。
加工機(jī)床的選用
根據(jù)復(fù)合材料所具有的性能特點(diǎn)，其切割及鉆孔加工必須選擇主軸轉(zhuǎn)速在每分鐘8000轉(zhuǎn)以上的數(shù)控機(jī)床,。在吸附方式的選擇上,，平板類零件一般選用真空平臺(tái)吸附，而曲面類零件一般采用帶真空吸附,。至于冷卻方式,，大部分復(fù)合材料宜采用風(fēng)冷冷卻，只有碳纖維零件可采用水冷方式,。
真空吸盤式柔性夾具系統(tǒng)就是一種專門針對復(fù)合材料部件加工發(fā)展起來的配套裝夾系統(tǒng),，這一系統(tǒng)可在三維空間內(nèi)將彎曲的工件按照預(yù)先設(shè)計(jì)的程序固定好，由在工作區(qū)域內(nèi)的真空吸盤固定。其通用支撐夾具可在2分鐘內(nèi)自動(dòng)重新配置,，從針對一種工件的配置轉(zhuǎn)換成適應(yīng)另外一種形狀工件的配置,，具有相當(dāng)高的柔性。真空吸盤式柔性夾具系統(tǒng)非常適合玻璃纖維,、碳纖維,、芳綸纖維、Nomex蜂窩芯,、鋁蜂窩芯等復(fù)合材料壁板零件的外形和孔加工,。已被國外航空企業(yè)廣泛使用，國內(nèi)哈飛,、西飛,、成飛等廠家也已經(jīng)引進(jìn)。
加工刀具的選用
眾所周知,，金屬工件加工時(shí)傳熱快,，切削屑和冷卻液也可以帶走大量熱量。而復(fù)合材料導(dǎo)熱慢,、難以成屑的特點(diǎn)容易導(dǎo)致加工部位熱量積累,，造成刀具的磨損。另外,，這類材料還容易產(chǎn)生分層,、起毛、拉絲等情況,，表面精度不容易得到滿足,。這就讓選擇合適的刀具變得非常必要。復(fù)合材料的加工刀具一定要特別鋒利,、耐磨,，保證加工中少換刀，而且針對不同種類的符合材料,，也要選擇不同類型的刀具,。
碳纖維材料
碳纖維零件分為兩種，分別是碳帶和碳布,，前者在加工中更容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象,。碳纖維零件屬于多層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在厚度和水平方向力學(xué)性能有很大差異遠(yuǎn),，因此加工時(shí),，出刀部位非常容易產(chǎn)生分層和起毛的現(xiàn)象，在鉆孔時(shí),，鉆頭應(yīng)采用三尖兩刃或兩尖兩刃形式,，鋒利的三尖可先將碳纖維層劃斷,，兩刃對孔壁起到修補(bǔ)的作用，所以使用這種刀具效果很好,。還有一種鑲金剛石鉆頭，以其鋒利和耐磨取勝,，鉆孔質(zhì)量也相當(dāng)不錯(cuò),，但價(jià)格比較昂貴。
在進(jìn)行邊緣切割時(shí),，也需要解決起毛和分層的問題,，一般要使用刀具的刃部進(jìn)行切割。滾花結(jié)構(gòu)形式的銑刀,，由于有好多鋒利的小切削刃,，有效限制了每一層在厚度方向的運(yùn)動(dòng)和撕裂，有效防止起毛和分層,。鑲金剛石銑刀以其鋒利的刀刃,，在使用高轉(zhuǎn)速的情況下，迅速切除材料,，保證碳絲不被拉出而分層起毛,。對小型、薄壁碳纖維零件一般采用整體硬質(zhì)合金滾花銑刀,，而對壁厚在5毫米以上以及大型的碳纖維零件,，一般采用鑲金剛石銑刀或帶各種涂層的整體硬質(zhì)合金滾花銑刀。
芳綸纖維
芳輪纖維目前是復(fù)合材料中最難進(jìn)行機(jī)械加工的,，選用的刀具不合適,，極容易產(chǎn)生邊緣分層、起毛,、燒焦等情況,。目前看來，美國生產(chǎn)的一種ONSRUD
450521整體硬質(zhì)合金滾花銑刀比較可靠,。這種刀具有多個(gè)鋒利的小切削刃,，配以適當(dāng)?shù)募庸?shù)后，利用高速數(shù)控機(jī)床基本能加工出合格的邊緣,。
蜂窩芯零件
跟前兩種材料不同,，蜂窩芯零件由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，最容易出現(xiàn)的問題不是分層和起毛,，而是撕裂,、壓塌、芯格變形,、外形缺損等缺陷,。加工這類材料,，HSS Hollow CoreCutters刀具表現(xiàn)比較優(yōu)異。這種刀具可以垂直切斷蜂窩芯的晶格,，產(chǎn)生一個(gè)未被壓倒的,、整齊的邊緣。蜂窩邊緣經(jīng)過整齊的切割后,，再使用一般切割蜂窩的無齒銑刀,，將蜂窩自根部割斷，徹底分離,，此刀專用于在蜂窩上加工出深槽,，并能高效率地去除大余量及切割出整齊的蜂窩芯邊緣。還有加工飛機(jī)壁板的槽銑刀,，這種組合式刀具適用于飛機(jī)內(nèi)飾面板蜂窩夾層的開槽,，以便于灌注混合體，加固板的邊緣,。刀具帶PCD切割刃,，可嵌以金剛石或高速鋼材料，以螺絲固定,。
通過以上所述刀具材料的選擇以及加工中應(yīng)注意的事項(xiàng),，可以很好地完成這些復(fù)合材料零件的數(shù)控加工。但復(fù)合材料的范圍很廣泛,，各種材料由于其結(jié)構(gòu)和性能不同,，其加工所使用的刀具及其結(jié)構(gòu)、所使用的參數(shù)各不相同,，在好多方面我們還應(yīng)努力研究與摸索,，制造出更好的復(fù)合材料零件。