加工复合材料的铣刀和钻头

现代常见复合材料根据基体材料不同分为塑料基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料等。塑料基复合材料又根据糅合入基体类的不同材料，分为碳纤维，玻璃纤维（俗称玻璃钢）及芳纶等材料。更有多种不同材料叠加，如碳纤维+铝合金、碳纤维+蜂窝材料、玻璃纤维+钛合金等材料。复合材料因具备高强度和低密度的特性而被广泛应用于航空航天、能源（风电叶片）、汽车、运动器材、医疗和游艇等行业。如常见的碳纤维，强度接近高强度钢，而密度为2.4g/cm3，比铝合金密度还低；芳纶材料密度为1.3~1.4g/cm3。

复合材料可以根据强度设计要求，设计不同的纤维编织方向，选择单方向提高材料强度，分为平织、斜纹织、缎纹织等各种纤维铺设方向方法。同时，塑料基复合材料，又可以根据基体分为热塑性复合材料和热固性复合材料。热塑性材料会在高温下融化为液体，并且在低于融化温度后变为固体。这个过程可以被不断重复，类似小的方冰块。热固性材料特性不同，足够的热量会产生化学反应，称为“交联”，材料会永远变形。热固即为，随热而固。交联后，热固材料不会融化。过高温度，热固材料会烧焦，物理特性会降低。

复合材料与金属相比，具有重量轻、零部件数量减少而具备高强度高刚性、更好的耐冲击和耐疲劳性、隔热隔音性、防振和噪声衰减性、无电流腐蚀性，可控纤维方向以及可生产复杂形状产品等特性。由于复合材料由两种或者多种材料糅合在一起，而且纤维的铺设方向及分层不同，所以对加工提出了更高的挑战。加工过程中容易产生刀具快速磨损、毛刺过大、材料分层、剩余纤维未切除以及加工过热等问题。

复合材料加工与金属加工机理有着本质的不同，金属加工时被加工材料比切削刀具更软，切削过程中被加工材料沿着剪切面形成连续的塑性变形，从而形成锯齿状断续的切屑变形。而复合材料加工，本身为一系列脆性破坏过程，切削刃的撞击使得坚硬的纤维粉碎，形成粉末状或者毛刷状的碎屑。

由于复合材料的高耐磨性，刀具通常采用金刚石涂层或者PCD（聚晶金刚石）刀具切削。同时，复合材料加工过程中，需要锋利的切削刃将纤维切除。金刚石涂层可以显著提高刀具寿命，但是金刚石涂层在涂层前需要刃口处理，方便涂层附着，同时金刚石涂层本身有一定厚度，所以会造成金刚石涂层刀具不锋利，通常刃口圆角约为20μm。PCD刀具直接刃磨而成刃口，所以比较锋利，刃口圆角约为10μm。

两种刀具的选择通常根据客户生产规模来定，如果是小批量、多品种产品加工，可以采用金刚石涂层刀具；如果是大批量定型产品，追求效率，可以采用PCD刀具。加工常见碳纤维复合材料，金刚石涂层刀具铣削线速度约为200~400m/min，而PCD刀具铣削线速度可以达到400~800m/min。

山高刀具提供完整的加工复合材料的铣刀和钻头，分为两个系列：金刚石涂层和PCD铣刀，全部为标准产品推向市场。

金刚石涂层铣刀分为5种：小螺旋角铣刀；小螺旋角球头铣刀；左旋右旋铣刀；菠萝铣刀；蜂窝材料专用铣刀。

PCD铣刀分为3种：0°刃倾角PCD铣刀；正3°刃倾角PCD铣刀；负3°刃倾角PCD铣刀。

金刚石涂层钻头分为2种：C1钻尖设计；C2钻尖设计。

PCD钻头为复合钻尖设计，可以加工复合材料出口材料，和金属材料出口材料，也可以实现加工芳纶孔，得到最好的孔面质量。