【編者按】如何切削加工復(fù)合材料對(duì)于一架飛機(jī)而言偶屯，初始購(gòu)機(jī)成本在其最終總成本中并不占大頭祟俯。飛機(jī)零部件材料的顯著改變也引起了飛機(jī)零部件制造方式的重大變化。一架主要由復(fù)合材料制成的商用飛機(jī)對(duì)于航空制造業(yè)有何意義呢呵寂？說(shuō)得更具體一些脆携，這對(duì)飛機(jī)零部件的加工意味著什么呢？

了解復(fù)合材料

波音787是世界上第一種主要由碳纖維復(fù)合材料制成的大型商用客機(jī)：復(fù)合材料占到這種飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的50%和飛機(jī)體積的大約80%豌魏。與之相比瞭核，波音777型客機(jī)所用復(fù)合材料的重量?jī)H占11%。波音公司正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)重大承諾：用復(fù)合材料取代金屬材料唉私。航空公司從中獲得的經(jīng)濟(jì)效益可以解釋這樣做的原因绎蒙。如何切削加工復(fù)合材料對(duì)于一架飛機(jī)而言，初始購(gòu)機(jī)成本在其最終總成本中并不占大頭捻爷。飛機(jī)的維修成本和燃油成本加起來(lái)占到其運(yùn)行總成本的大部分辈灼。而使用復(fù)合材料可以顯著降低這兩方面的成本。與金屬材料相比也榄，航空復(fù)合材料本身具有更好的抗疲勞性和耐腐蝕性巡莹，從而在波音787的整個(gè)服役期間能節(jié)省高達(dá)3,000－4,000萬(wàn)美元的維修費(fèi)用。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)還提供了更大的強(qiáng)度/重量比甜紫，有利于節(jié)省燃油成本降宅。據(jù)估計(jì)，與飛行里程相同的波音767(一種較小的客機(jī))相比囚霸，一架波音787每年節(jié)省的燃油費(fèi)用可達(dá)500萬(wàn)美元腰根。如何切削加工復(fù)合材料通過(guò)采用復(fù)合材料而在維修和燃油成本上節(jié)省的費(fèi)用，以及在其他方面節(jié)省的各種成本拓型，加起來(lái)差不多已經(jīng)接近這架飛機(jī)的價(jià)格唠雕。也就是說(shuō)，可以這樣理解：如果這架飛機(jī)是用復(fù)合材料制成的吨述，那你幾乎就是免費(fèi)獲得了這架飛機(jī)岩睁。

軍用直升機(jī)也是最早采用先進(jìn)復(fù)合材料的領(lǐng)域之一。雖然現(xiàn)在商用飛機(jī)使用復(fù)合材料的比例(按重量計(jì))才達(dá)到50%阅王，但某些直升機(jī)的復(fù)合材料用量(按重量計(jì))早已高達(dá)90%湖生。然而，即使在這一市場(chǎng)中培扳，人們也仍然在不斷發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的新用途澳敞。例如，波音公司最近就在阿帕奇AH-64軍用直升機(jī)中用CFRP部件取代了金屬部件硫薇，這并不是因?yàn)镃FRP的抗疲勞強(qiáng)度宴宠、耐腐蝕性等特性澳券，而是因?yàn)樗哂袃?yōu)異的抗沖擊性能。

直升機(jī)后部的水平尾翼通常用鋁合金制成碾危。這種鋁合金部件有時(shí)會(huì)被阿帕奇直升機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)產(chǎn)生的噴射流所損壞乎渊，這種噴射流會(huì)以大約每秒2,000英尺的速度向后高速?zèng)_擊水平尾翼。而復(fù)合材料部件能更好地抵御這種沖擊丛铅。此外崩蚀，這種新的復(fù)合材料尾翼重量更輕，制造成本也更低壤趴，可謂“一舉幾得”涎拉。

然而，飛機(jī)零部件材料的顯著改變也引起了飛機(jī)零部件制造方式的重大變化的圆。一架主要由復(fù)合材料制成的商用飛機(jī)對(duì)于航空制造業(yè)有何意義呢鼓拧？說(shuō)得更具體一些，這對(duì)飛機(jī)零部件的加工意味著什么呢越妈？

復(fù)合材料零件是一種近凈成形工件季俩。為了加工出要求的零件形狀，需要將這種形狀復(fù)制在專(zhuān)門(mén)定制的刀具上叮称。與鋁合金航空結(jié)構(gòu)件相比种玛，復(fù)合材料零件需要進(jìn)行的切削加工要少得多藐鹤。但話(huà)又說(shuō)回來(lái)瓤檐，復(fù)合材料零件需要進(jìn)行的切削加工確實(shí)極具挑戰(zhàn)性。復(fù)合材料的定義方式與金屬材料不同娱节∧域龋“復(fù)合材料”是將兩種或多種材料組合到一起，以獲得比單獨(dú)采用其中任何一種材料更優(yōu)異的性能肄满。在復(fù)合材料中谴古，一種材料是基體，另外一種(或多種)材料起補(bǔ)強(qiáng)作用拭兢。碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)是飛機(jī)零部件常用的主要復(fù)合材料少镇，由塑料基體和起補(bǔ)強(qiáng)作用的碳纖維構(gòu)成。嘗試加工這種復(fù)合材料的生產(chǎn)車(chē)間面臨著雙重挑戰(zhàn)：塑料基體可能會(huì)因?yàn)榍邢鳒囟冗^(guò)高而融化孟掺；而碳纖維可能會(huì)因?yàn)槠扑?而不是平穩(wěn)剪切)而變得難以切削效荷。同時(shí)，CFRP結(jié)構(gòu)件是由各層材料疊合而成喂搬，在切削加工時(shí)可能容易出現(xiàn)開(kāi)裂或分層現(xiàn)象密士。

最后一個(gè)挑戰(zhàn)在于：當(dāng)準(zhǔn)備對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件進(jìn)行切削加工時(shí)，它已經(jīng)成為一個(gè)價(jià)值不菲的工件熙拐，如果加工報(bào)廢孙般，可能會(huì)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失切咸。

因此，隨著越來(lái)越多的復(fù)合材料零件進(jìn)入市場(chǎng)谊蚣，更多的加工車(chē)間將面臨這樣一種現(xiàn)實(shí)：與金屬零件相比玲崩，復(fù)合材料工件的加工量更小，但加工的成本更高物忠、難度更大婚被、價(jià)值更昂貴、影響更嚴(yán)重梳虽。

并不只有波音公司在推動(dòng)復(fù)合材料發(fā)展址芯。實(shí)際上，幾乎所有的飛機(jī)制造商都越來(lái)越多地用復(fù)合材料來(lái)替代某些金屬零件和組件〈芫酰現(xiàn)在谷炸，直升機(jī)也大量使用復(fù)合材料。事實(shí)上禀挫，各種高附加值產(chǎn)品制造商正越來(lái)越多地尋求采用這種或那種形式的復(fù)合材料旬陡，以利用其高強(qiáng)度、高剛性语婴、耐久性描孟、耐腐蝕性、耐磨損性和重量輕等優(yōu)勢(shì)砰左。有人預(yù)計(jì)匿醒，在未來(lái)10年中，用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的碳纖維復(fù)合材料可能會(huì)比用于所有飛機(jī)的CFRP更多缠导。同時(shí)抢妈，金屬基復(fù)合材料正被應(yīng)用于高性能汽車(chē)零部件(如剎車(chē)盤(pán)等)。此外恋晃，由于復(fù)合材料能夠透過(guò)X射線(xiàn)栖俐，因此可能還會(huì)在醫(yī)療行業(yè)發(fā)現(xiàn)許多新的用途。

然而陷立，在討論此類(lèi)材料時(shí)肥寺，上述措辭——“這種或那種形式的復(fù)合材料”——給出了一個(gè)重要提示，即復(fù)合材料并不是一類(lèi)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的材料柱炼。

例如糯敢，碳纖維復(fù)合材料(CFRP)是一種聚合物增強(qiáng)塑料，其中包括許多不同的品種据滑。同樣恃楔，金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料的規(guī)格品種也五花八門(mén)。實(shí)際上，“復(fù)合材料”一詞所指的范圍比“金屬材料”范圍更廣涡写。

美國(guó)俄亥俄州的合同制造商General Tool公司的數(shù)控編程和刀具主管Earl Wilkerson曾經(jīng)面對(duì)各種不同復(fù)合材料的加工挑戰(zhàn)菩擦。他認(rèn)為，復(fù)合材料可以是“人們希望將其組合在一起的任何兩種材料搅窿∴夷穑”

當(dāng)你面對(duì)一種從未加工過(guò)的復(fù)合材料時(shí)，如何知道正確的加工方法呢男应？你很可能對(duì)此毫無(wú)頭緒闹司。這是復(fù)合材料加工的現(xiàn)實(shí)狀況。在這一點(diǎn)上沐飘，General Tool公司可以算是復(fù)合材料加工專(zhuān)家游桩。該公司很早就開(kāi)始加工采用復(fù)合材料的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，有15年以上加工航空復(fù)合材料的豐富經(jīng)驗(yàn)耐朴。即便如此借卧，每一種新的復(fù)合材料零件對(duì)其加工車(chē)間仍然是一種新的挑戰(zhàn)。

事實(shí)上筛峭，每一種新的碳纖維復(fù)合材料(CFRP)零件都各不相同铐刘。“CFRP”本身的范圍很廣影晓。General Tool公司在其第一種CFRP零件的加工獲得成功后镰吵，在加工第二種CFRP零件時(shí)又麻煩不斷，直到它發(fā)現(xiàn)捉瘟，應(yīng)該降低加工所用的切削參數(shù)旁班，并增大加工某些零件特征所需的毛坯余量，因?yàn)榈诙NCFRP的特性和成分與第一種CFRP截然不同——這是復(fù)合材料加工的典型特點(diǎn)识俄。Wilkerson指出市缠，“為了確定合適的刀具焚痰、切削速度和進(jìn)給率纫蝗，你不能只是去查一本切削手冊(cè)，在其中尋找有關(guān)‘復(fù)合材料’的內(nèi)容盯萄。你甚至都無(wú)法找到加工CFRP的內(nèi)容仇韩。對(duì)這些材料的加工還缺乏足夠明確的定義或一致性∮蒙”

不過(guò)塌纯，從事復(fù)合材料加工的生產(chǎn)車(chē)間還是總結(jié)出了一些有用的經(jīng)驗(yàn)——這些經(jīng)驗(yàn)使它們?cè)诩庸つ骋活?lèi)復(fù)合材料時(shí)能持續(xù)獲得成功，雖然復(fù)合材料的種類(lèi)還在不斷增加和變化勋酿。

復(fù)合材料加工機(jī)理

切削加工復(fù)合材料可能看起來(lái)與切削金屬材料大同小異隆肪，但實(shí)際上，二者的加工機(jī)理大相徑庭。

復(fù)合材料(如CFRP)零件可以裝夾在金屬切削機(jī)床上進(jìn)行加工怀樟，甚至也可以采用與切削金屬零件類(lèi)似的刀具(雖然這種可能性較小)功偿。然而，一旦刀具切削刃切入復(fù)合材料工件往堡，就能揭示出與金屬切削的本質(zhì)區(qū)別——二者的材料去除機(jī)制完全不同械荷。

金屬切削加工的材料去除機(jī)制是塑性變形。工件材料比刀具材料軟虑灰，在刀具切削刃上會(huì)形成切屑流吨瞎。而在切削加工復(fù)合材料時(shí)(這里主要考慮CFRP)，并不會(huì)產(chǎn)生真正意義上的切屑穆咐。相反颤诀，用“粉碎”來(lái)描述材料去除機(jī)理可能更為貼切。工件材料并不是被剪切去除对湃，切削刃的作用是切碎堅(jiān)硬的碳纖維着绊。在此過(guò)程中，切削刃要承受劇烈的磨蝕熟尉，這可能會(huì)導(dǎo)致其快速磨損归露。

在金屬切削加工中，刀具幾何形狀決定了其切削性能坠街，刀具材料決定了其使用壽命种烫。復(fù)合材料的切削加工也同樣如此。不過(guò)墅失，在加工復(fù)合材料時(shí)鼻御，刀具材料也會(huì)成為其切削性能的一個(gè)決定因素。復(fù)合材料可能會(huì)造成刀具快速磨損筑渴，從而使刀具幾何形狀也迅速改變——除非切削刃材料能夠抵御復(fù)合材料的磨蝕贰筹，足以保持其幾何形狀和鋒利性。鉆削加工復(fù)合材料時(shí)磕阱，一種常見(jiàn)的現(xiàn)象就是前挡，可能加工出的前兩個(gè)孔都具有良好的鉆出孔口質(zhì)量，但很快就會(huì)在第三個(gè)孔出現(xiàn)分層情澈、開(kāi)裂或其他孔口缺陷屎谆，這只是因?yàn)榈毒叩哪p導(dǎo)致其幾何形狀再也無(wú)法保持干凈整齊的切削。

在某種程度上瘤琐，加工復(fù)合材料實(shí)際上是將加工流程前后顛倒琐览，因?yàn)榧庸ぼ?chē)間的注意力轉(zhuǎn)移到了加工流程的不同部分。加工金屬材料航空零件可能需要大功率機(jī)床柑土，但只需使用普通刀具蜀肘，且用簡(jiǎn)單的夾具就能確保加工的安全性。與此相反，銑削和鉆削復(fù)合材料通常是在功率小得多的輕型機(jī)床上進(jìn)行扮宠，但可能需要采用高端刀具灸促，并要使用專(zhuān)門(mén)定制的夾具，以便在整個(gè)加工過(guò)程中緊密支撐工件涵卵，防止其剛性薄壁產(chǎn)生振動(dòng)和破損浴栽。

下面是加工碳纖維復(fù)合材料(CFRP)時(shí)可能需要考慮的一些要點(diǎn)。

(1)刀具材料

硬質(zhì)合金刀具可以用于加工復(fù)合材料轿偎，但由于壽命較短典鸡，在加工過(guò)程中往往需要頻繁換刀。

金剛石刀具可能具有更長(zhǎng)的使用壽命坏晦。加工CFRP時(shí)萝玷，可選擇的金剛石工具包括電鍍金剛石磨粒的修磨棒、CVD金剛石涂層刀具或整體式PCD刀片昆婿。

為加工復(fù)合材料而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的一種不同尋常的刀具是“整體燒結(jié)”金剛石刀具立骄，該刀具是將金剛石材料填充在硬質(zhì)合金刀柄上專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和加工出的狹槽中，直接燒結(jié)成型贞倒。

(2)刀具幾何形狀

至少在一個(gè)方面辨埃，復(fù)合材料的“粉碎”去除機(jī)理與金屬材料的“變形”去除機(jī)理有相似之處：正如在金屬切削中一樣，切削能量也會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量紫颈。

CFRP的散熱特別困難下风，因?yàn)榧庸r(shí)不會(huì)產(chǎn)生能帶走熱量的切屑，加之復(fù)合材料的導(dǎo)熱性很差嘁汗。由此造成的熱量積聚使基體材料面臨融化或以其他方式受損的危險(xiǎn)鹤肥。冷卻液可能也于事無(wú)補(bǔ)，因?yàn)橛行?fù)合材料零件的加工不允許使用冷卻液揣恳。因此冠樱，只能通過(guò)合理選用刀具和走刀路徑來(lái)抑制切削熱。

一般來(lái)說(shuō)一膝，尖銳的刀具切削角是減少切削熱的關(guān)鍵要素之一颠舞。銑削和鉆孔復(fù)合材料的刀具通常都采用大正前角，以最大限度地減少發(fā)熱量一死，實(shí)現(xiàn)快速肛度、鋒利傻唾、整潔的切削投慈。這些刀具也具有較大的后角，足以防止刀具切削刃在走刀時(shí)與工件摩擦發(fā)熱冠骄。

(3)工件的夾持

雖然復(fù)合材料零部件需要進(jìn)行的加工可能比較簡(jiǎn)單——往往只需要鉆削和修邊伪煤，但用于支承這些零部件的夾具本身可能具有相當(dāng)高的設(shè)計(jì)要求。事實(shí)上，加工復(fù)合材料零部件用的夾具可能需要不菲的工程投資抱既。為了實(shí)現(xiàn)潔凈切削职烧，保證工件不磨損起毛、不分層剝離防泵，就要求工件定位可靠蚀之、夾持牢固，不會(huì)發(fā)生振動(dòng)捷泞。復(fù)合材料加工(尤其是薄壁件的加工)通常需要使用與工件外形精密貼合的真空吸附夾具足删。選擇機(jī)械夾緊裝置的加工車(chē)間則通常會(huì)使用減振墊。

(4)加工機(jī)床

復(fù)合材料航空零部件的輪廓形狀一般需要用五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加工锁右。有些以前加工金屬零部件的車(chē)間可能會(huì)使用自己原有的五軸機(jī)床搜痕。不過(guò)，加工復(fù)合材料(至少是加工CFRP)時(shí)队趁，通常并不需要加工金屬材料時(shí)那樣大的機(jī)床功率和扭矩绍撇。事實(shí)上，在一些通常無(wú)法勝任金屬零件加工的輕型CNC鏤銑床上松摘，往往能夠有效地加工CFRP和其他復(fù)合材料督垮。

復(fù)合材料的銑削加工

General Tool公司正在見(jiàn)證復(fù)合材料加工需求的不斷增長(zhǎng)。該公司擁有240名員工和大約40臺(tái)CNC數(shù)控金屬切削機(jī)床乳栈。迄今為止批痘，該公司的加工車(chē)間已設(shè)法將其復(fù)合材料加工限制在其中3臺(tái)機(jī)床上。之所以要對(duì)加工復(fù)合材料的機(jī)床加以限制漏炕，部分是因?yàn)榍邢鲝?fù)合材料(主要是CFRP)時(shí)產(chǎn)生的粉塵很難管理舌恬。不過(guò)，Wilkerson先生表示扭享，復(fù)合材料的加工需求正變得越來(lái)越大坠行，他認(rèn)為3臺(tái)機(jī)床將很難長(zhǎng)期滿(mǎn)足這種加工需求。

在該加工車(chē)間续膳，復(fù)合材料工件的銑削加工相當(dāng)普遍改艇。那些尺寸較大、外壁較厚的復(fù)合材料零部件(尤其是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼)需要進(jìn)行大量的側(cè)銑和面銑加工坟岔≮诵郑孔加工通常也會(huì)涉及到銑削，因?yàn)樵撥?chē)間為了滿(mǎn)足苛刻的質(zhì)量要求社付，需要首先鉆削出直徑較小的孔承疲，然后再將其銑削加工到最終直徑尺寸。

CFRP的銑削加工通常采用電鍍金剛石刀具鸥咖。典型的粗銑刀用粒度為25目的金剛石顆粒制成燕鸽，可能會(huì)采用9.5mm的徑向切深兄世。典型的精銑刀用粒度為100－180目的金剛石顆粒制成，其徑向切深可能僅為0.25mm啊研。

Wilkerson表示御滩，該車(chē)間曾經(jīng)確信，為了更好發(fā)揮金剛石刀具的切削性能党远，就需要提高切削速度削解，而其最大規(guī)格復(fù)合材料加工機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速僅為5,000r/min。因此蒸败，為了將較低的主軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為較高的表面切削速度执摆，就需要采用大直徑的電鍍金剛石刀具。但隨著時(shí)間的推移平俩，該車(chē)間發(fā)現(xiàn)缅叔，電鍍金剛石刀具即使在較低的轉(zhuǎn)速下，也能獲得不錯(cuò)的切削性能泡缠。事實(shí)上趟蛋，低速加工對(duì)抑制切削熱更有利。

現(xiàn)在鼎示，General Tool公司用電鍍金剛石刀具銑削加工復(fù)合材料的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備已轉(zhuǎn)化為一筆可觀的技術(shù)資產(chǎn)同嚷，使其在承接復(fù)合材料加工任務(wù)時(shí)處于有利地位。即便是某種特定類(lèi)型的CFRP銑削加工虫店，可能也與該車(chē)間以前曾遇到過(guò)的加工任務(wù)有所不同甫知，但該車(chē)間知道如何選用合適的刀具和切削參數(shù)，至少可以在有效加工一種新的零件時(shí)有一個(gè)良好的開(kāi)端愁霞。此外诡蜓，該車(chē)間可能已有現(xiàn)成的合適刀具，這是很大的優(yōu)勢(shì)——一個(gè)重要復(fù)合材料加工項(xiàng)目所用的金剛石刀具價(jià)格可能超過(guò)1萬(wàn)美元胰挑，而且從頭開(kāi)始確認(rèn)和訂購(gòu)這些刀具可能需要長(zhǎng)達(dá)12周的交貨時(shí)間蔓罚。

復(fù)合材料的銑削加工可能代價(jià)不菲，但與復(fù)合材料的鉆削加工相比瞻颂，其加工難度可能并不算大豺谈。

復(fù)合材料的鉆削加工

鉆削往往是復(fù)合材料零件加工的真正挑戰(zhàn)。在金屬零件上鉆孔時(shí)贡这，只需去除工件材料并對(duì)孔進(jìn)行清理即可茬末。與此不同的是，在多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料上鉆孔時(shí)盖矫，鉆頭可能會(huì)推擠各層材料丽惭，并在出口一側(cè)造成不可接受的分層剝離、開(kāi)裂等缺陷炼彪。

Wilkerson認(rèn)為吐根，用標(biāo)準(zhǔn)的金屬切削鉆頭鉆削復(fù)合材料工件正歼，就像鉆削沒(méi)有支撐的膠合板一樣辐马，會(huì)將復(fù)合材料工件的鉆出孔口撕裂拷橘。因此，鉆削復(fù)合材料通常需要使用量身定制的專(zhuān)用鉆頭蔚芥。

由于復(fù)合材料孔加工的技術(shù)要求和潛在挑戰(zhàn)各不相同拨臂，因此其鉆削刀具產(chǎn)品也多種多樣。用于CFRP孔加工的刀具設(shè)計(jì)具有以下一些特點(diǎn)：

(1)采用中心直刃鉆尖設(shè)計(jì)秤皿，鉆尖位于刀具中心基际，使周邊切削刃可以像飛刀那樣進(jìn)行切削。

(2)鉆鉸刀具有各自獨(dú)立的切削刃办溶，可用一把刀具同時(shí)完成鉆削和鉸削加工袍砚。

(3)采用磨制的八面體鉆尖，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可使鉆尖的副切削角具有自定位功能抠阴，并能使刀具磨損分散到更多分離的切削刃上槐伍，從而延長(zhǎng)刀具壽命。

(4)采用雙刃帶結(jié)構(gòu)的定心階梯鉆頭可以提高復(fù)合疊層材料的鉆削精度粥割。

刀具供應(yīng)商肯納金屬公司也開(kāi)發(fā)了各種復(fù)合材料加工刀具凌红。該公司專(zhuān)門(mén)研究CFRP鉆削的研發(fā)工程師Karthik Sampath提供了設(shè)計(jì)更高效復(fù)合材料孔加工刀具的一些共同要點(diǎn)：

(1)為了減小會(huì)導(dǎo)致分層剝離的切削力，采用正的刀具幾何形狀至關(guān)重要突妇。

(2)螺旋角硬纤、后角和齒隙前角都遵循以下規(guī)律：隨著角度增大，鉆孔質(zhì)量趨于改善赃磨。

(3)減小鉆尖角有利于提高鉆出孔口的質(zhì)量筝家。不過(guò)，鉆尖角過(guò)小可能會(huì)降低刀具的切削刃強(qiáng)度邻辉。對(duì)于加工CFRP的鉆頭肛鹏，最佳折衷方案似乎是采用90°鉆尖角。與之相比恩沛，鉆削金屬材料時(shí)在扰，較典型的鉆尖角為135°(即加工復(fù)合材料的鉆頭“更尖”)。

Sampath表示雷客，加工CFRP時(shí)芒珠，金剛石涂層刀具通常會(huì)比未涂層刀具的使用壽命提高10倍以上。他通過(guò)實(shí)驗(yàn)搅裙，對(duì)不同厚度(5－16μm)的金剛石涂層進(jìn)行了評(píng)估皱卓，結(jié)果表明，涂層厚度為12μm的金剛石涂層刀具具有最佳的壽命/價(jià)格比部逮。

鉆削復(fù)合材料時(shí)娜汁，對(duì)加工質(zhì)量的關(guān)注通常集中在鉆出孔口臀匹。但Sampath指出，有時(shí)也需要注意有問(wèn)題的鉆入孔口缺陷油后。當(dāng)鉆頭鉆入時(shí)挠站，可能會(huì)使復(fù)合材料最上面的一層扭曲變形。出現(xiàn)這一問(wèn)題通常表明鉆削進(jìn)給率太小容书。通過(guò)增大進(jìn)給率恃藐，往往可以減少入口缺陷——雖然這樣做可能會(huì)使出口缺陷增大。應(yīng)選用能兼顧入口和出口兩側(cè)質(zhì)量的最佳進(jìn)給率藤棕。

General Tool公司的Wilkerson表示自拖，他經(jīng)常選用國(guó)際硬質(zhì)合金公司(International Carbide Corporation)提供的WonderDrill鉆頭來(lái)加工一些特定的復(fù)合材料零件。該鉆頭利用正的鉤形刃口將復(fù)合材料中的增強(qiáng)纖維“拉入”切削刃朴树，從而加工出表面光潔的孔宏查。這種外形簡(jiǎn)潔的刀具去掉了所有多余的刀槽，以提高其強(qiáng)度和剛度榨惭。然而骡拐，即便使用這種刀具，General Tool公司通常也不會(huì)依賴(lài)鉆削加工來(lái)達(dá)到孔的最終尺寸堕义，因?yàn)檫@樣做使缺陷增多的風(fēng)險(xiǎn)極大猜旬。為了確保孔的質(zhì)量倦卖，該公司通常是先鉆削一個(gè)比最終直徑尺寸小0.50－0.75mm的預(yù)孔洒擦，然后再用電鍍金剛石精銑刀以圓弧插補(bǔ)方式銑孔至最終尺寸。

用“水刀”加工復(fù)合材料

美國(guó)賓州的Hydrojet公司有兩臺(tái)福祿公司(Flow International Corporation)生產(chǎn)的磨料水射流(俗稱(chēng)“水刀”)加工機(jī)床怕膛。該公司工程師Jack Seibert表示熟嫩，作為一個(gè)小型加工車(chē)間，他們通過(guò)高效加工復(fù)合材料零件褐捻，找到了自己的利基市場(chǎng)掸茅，而其他規(guī)模較大的飛機(jī)零部件制造商很難以一種成本效益好的方式進(jìn)行這種加工。很多復(fù)合材料零件都需要用磨料水刀進(jìn)行修邊柠逞。不過(guò)昧狮，并非所有零部件都適合水刀切割。因此板壮，該車(chē)間最終又增加了一部分銑床逗鸣，現(xiàn)在它有三臺(tái)哈斯公司(Haas Automation)生產(chǎn)的加工中心和一臺(tái)X軸行程達(dá)4m的大型CNC鏤銑床。

Seibert指出僵卿，應(yīng)采用水刀加工還是常規(guī)切削加工特与，主要取決于零件的幾何尺寸和形狀。大型零件可以首選水刀加工正庙，因?yàn)橛盟肚懈罟ぜr(shí)注括，不需要使用專(zhuān)門(mén)的夾具坯肿。但是，用水刀加工一些特殊廓形工件會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題蝴车，即用噴射水流切割預(yù)定的加工面時(shí)蔗承，可能會(huì)意外切割到工件上其他一些不應(yīng)切割的表面。如果某個(gè)零件的廓形使其本身幾乎能平行對(duì)折赃剂，可能就不適合采用水刀切割蜜雏，而必須在加工中心上切削加工韩烹。

其他一些因素也可能會(huì)影響加工方式的選擇淑停。加工精度就是一個(gè)重要因素。加工中心的精度更高酿势，因此更適合加工公差要求嚴(yán)苛的復(fù)合材料零件锰抡。另一個(gè)考慮因素是工件材料。水刀能夠有效加工各種不同類(lèi)型的復(fù)合材料互艾。例如试和，凱芙拉纖維是一種極難銑削加工的復(fù)合材料，常常令加工車(chē)間頭痛不已纫普，而利用水刀則可以輕松地加工凱芙拉零件阅悍。

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