復合(he)材(cai)料是由兩種不同材(cai)料結合(he)在一起，形成一種新(xin)材(cai)料，特(te)性超過原本的兩種基體材(cai)料。早(zao)在古埃及時(shi)代，人(ren)類便用泥巴和麥稈(gan)結合(he)形成最早(zao)的“復合(he)材(cai)料”，強度(du)超過泥巴和麥稈(gan)本身。

　　現(xian)代常見復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)根(gen)據基(ji)體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)不(bu)(bu)同分為(wei)塑(su)料(liao)(liao)(liao)基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)（本文僅限討論塑(su)料(liao)(liao)(liao)基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)），金(jin)(jin)屬基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，陶(tao)瓷(ci)基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)等(deng)；塑(su)料(liao)(liao)(liao)基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)又根(gen)據糅合(he)(he)(he)(he)入基(ji)體(ti)類的不(bu)(bu)同材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，分為(wei)碳纖維，玻(bo)(bo)璃纖維（俗稱玻(bo)(bo)璃鋼），芳綸等(deng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。更(geng)有多(duo)種不(bu)(bu)同材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)疊加，如碳纖維+鋁合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)，碳纖維+蜂窩材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，玻(bo)(bo)璃纖維+鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)等(deng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。

　　復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)可以根(gen)據強度(du)(du)設計要求，設計不同(tong)的(de)纖維編織(zhi)方(fang)向(xiang)，選擇單方(fang)向(xiang)提(ti)高材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)強度(du)(du)，分(fen)為(wei)平(ping)織(zhi)，斜紋(wen)織(zhi)，緞紋(wen)織(zhi)等各種(zhong)纖維鋪設方(fang)向(xiang)方(fang)法(fa)。同(tong)時，塑(su)料(liao)(liao)(liao)基(ji)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，又可以根(gen)據基(ji)體(ti)分(fen)為(wei)熱塑(su)性(xing)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)和熱固(gu)(gu)性(xing)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)；熱塑(su)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)會(hui)(hui)(hui)在高溫(wen)下融(rong)(rong)化為(wei)液體(ti)，并且在低(di)于(yu)融(rong)(rong)化溫(wen)度(du)(du)后變(bian)為(wei)固(gu)(gu)體(ti)。這個過程(cheng)可以被不斷重復，類(lei)似(si)小(xiao)的(de)方(fang)冰塊(kuai)。熱固(gu)(gu)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)特(te)性(xing)不同(tong)。足夠的(de)熱量(liang)會(hui)(hui)(hui)產生化學反應，稱為(wei)“交聯”，材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)會(hui)(hui)(hui)永遠變(bian)形。熱固(gu)(gu)即(ji)為(wei)，隨(sui)熱而(er)固(gu)(gu)。交聯后，熱固(gu)(gu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)不會(hui)(hui)(hui)融(rong)(rong)化。過高溫(wen)度(du)(du)，熱固(gu)(gu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)會(hui)(hui)(hui)燒焦，物理特(te)性(xing)會(hui)(hui)(hui)降低(di)。

　　復合(he)材料(liao)與金(jin)屬相(xiang)比，具有以下特點：

　　·減少重量；

　　·減少零部件(jian)數量，更高(gao)強度和(he)剛(gang)性；

　　·更(geng)好耐(nai)沖擊性，更(geng)好耐(nai)疲勞(lao)性，更(geng)好隔(ge)(ge)熱和隔(ge)(ge)音性，更(geng)好防(fang)振和噪音衰減性，無(wu)電流腐蝕性；

　　·控制纖維(wei)方向(xiang)，確定(ding)材料不同(tong)方向(xiang)特性；

　　·生(sheng)產復雜形狀(zhuang)產品。

　　由(you)于復合材(cai)料(liao)由(you)兩種(zhong)或者多種(zhong)材(cai)料(liao)糅合在一起，而(er)且纖(xian)維的鋪設(she)方向，分層不同，所以(yi)對(dui)加工提出了更高的挑戰，在加工過程(cheng)中容易產生(sheng)以(yi)下問(wen)題：刀(dao)具快速(su)磨損，毛刺(ci)過大，材(cai)料(liao)分層，剩余纖(xian)維未切除，加工過熱等問(wen)題。

　　復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)加(jia)工(gong)與金屬加(jia)工(gong)機理有(you)著本質的(de)不同，金屬加(jia)工(gong)時被加(jia)工(gong)材(cai)(cai)料(liao)比切(qie)(qie)(qie)削(xue)刀(dao)具更軟，切(qie)(qie)(qie)削(xue)過(guo)(guo)程中被加(jia)工(gong)材(cai)(cai)料(liao)沿著剪切(qie)(qie)(qie)面(mian)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)連續(xu)的(de)塑形(xing)(xing)(xing)變形(xing)(xing)(xing)，從而形(xing)(xing)(xing)成(cheng)連續(xu)的(de)，鋸齒狀(zhuang)的(de)斷續(xu)的(de)切(qie)(qie)(qie)屑變形(xing)(xing)(xing)。而復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)加(jia)工(gong)，本身為一系列脆性破壞過(guo)(guo)程，切(qie)(qie)(qie)削(xue)刃的(de)撞擊使得堅(jian)硬的(de)纖(xian)維粉(fen)碎(sui)，形(xing)(xing)(xing)成(cheng)粉(fen)末(mo)狀(zhuang)或者(zhe)毛(mao)刷狀(zhuang)的(de)碎(sui)屑。

　　由于復合材料的高耐磨性，刀具通常采用金剛石涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)或者PCD（聚晶金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)）刀(dao)具切(qie)削。同時，復合(he)材(cai)料加(jia)工過程中，需(xu)要鋒(feng)利(li)的切(qie)削刃(ren)(ren)(ren)，將(jiang)纖維(wei)切(qie)除。金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)可以(yi)(yi)(yi)顯著(zhu)提高刀(dao)具壽命，但是金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)在涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)前需(xu)要刃(ren)(ren)(ren)口處(chu)理，方便涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)附著(zhu)，同時金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)本身有一定(ding)厚度(du)，所(suo)以(yi)(yi)(yi)會造成(cheng)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)具較不鋒(feng)利(li)，通常刃(ren)(ren)(ren)口圓(yuan)角約(yue)為(wei)20um。PCD刀(dao)具直接(jie)刃(ren)(ren)(ren)磨而成(cheng)刃(ren)(ren)(ren)口，所(suo)以(yi)(yi)(yi)可以(yi)(yi)(yi)比(bi)較鋒(feng)利(li)，通常刃(ren)(ren)(ren)口圓(yuan)角約(yue)為(wei)10um。

剪切，切屑流經過切削面                                粉碎，切削刃使基體破碎
切削(xue)區有良好的散(san)熱(re)              ;           　切削(xue)區的散(san)熱(re)較少

　　兩種刀具(ju)的選擇通常根據客戶生產(chan)(chan)規模來(lai)定，如(ru)果是(shi)小(xiao)批量(liang)，多品種產(chan)(chan)品加工，可(ke)以采用(yong)金剛(gang)石涂層刀具(ju)；如(ru)果是(shi)大批量(liang)定型產(chan)(chan)品，追求效率，可(ke)以采用(yong)PCD刀具(ju)。加工常見碳(tan)纖維復(fu)合材料，金剛(gang)石涂層刀具(ju)銑(xian)削線速(su)(su)度(du)約為200-400m/min，而PCD刀具(ju)銑(xian)削線速(su)(su)度(du)可(ke)以達到(dao)400-800m/min。

　　復(fu)合材(cai)料廣泛應用于航(hang)空航(hang)天，能源（風電葉片），汽車，運動(dong)器材(cai)，醫療，游艇等(deng)行(xing)業，主要目的為材(cai)料的高強度(du)(du)和低(di)(di)密(mi)度(du)(du)。如常見的碳纖維，強度(du)(du)接近高強度(du)(du)鋼，而密(mi)度(du)(du)為2.4g/cm3，比鋁合金密(mi)度(du)(du)還低(di)(di)；芳(fang)綸材(cai)料密(mi)度(du)(du)更低(di)(di)至1.3-1.4g/cm3。

　　山高刀具提供(gong)完(wan)整的加工復合(he)材料銑刀和鉆頭(tou)，分為兩個系(xi)列，金剛(gang)石涂層和PCD銑刀，全部為標準產品(pin)推向市場(chang)。

　　金剛石涂(tu)層銑刀工分為5種：

　　■小螺旋角銑刀：減小軸向切(qie)削(xue)力，減少毛(mao)刺(ci)，可以應用于所(suo)有塑料(liao)基復合材料(liao)，并(bing)可以很好加工高含硅鋁合金；

　　■小(xiao)螺旋角球頭(tou)銑刀：主要用(yong)于加(jia)工(gong)材料成形，如(ru)航空(kong)起落架型面(mian)加(jia)工(gong)；

　　■左旋右旋銑刀：將材料至(zhi)于螺旋角交叉(cha)處，完全抵消加工過(guo)程中(zhong)的(de)軸(zhou)向切削力，從(cong)而實現最好(hao)的(de)加工表面質量(liang)，主要用于軍工行業；

　　■菠蘿銑刀：采用(yong)更多的(de)左旋齒，將材(cai)料下壓，提供工裝剛性，獲得較好(hao)表面質量，主要用(yong)于加工碳(tan)纖(xian)維復合材(cai)料；

　　■蜂(feng)窩(wo)材料專用銑刀：鋸齒(chi)狀切削(xue)刃設計，鋒利刃口，輕快切除，防止壓倒蜂(feng)窩(wo)，主要用于(yu)加工，紙(zhi)蜂(feng)窩(wo)板(ban)(ban)，鋁蜂(feng)窩(wo)板(ban)(ban)和鈦合金蜂(feng)窩(wo)板(ban)(ban)。

　　PCD銑刀分為3種：

　　·0度刃(ren)傾角PCD銑刀：適用(yong)(yong)于(yu)絕大多少應用(yong)(yong)的各種復合材(cai)料（包括塑料基復合材(cai)料，金(jin)屬基復合材(cai)料和陶瓷基復合材(cai)料）；

　　·正3度刃傾角PCD銑刀：加工過程中(zhong)將材料下(xia)壓，從(cong)而得到最好(hao)的上表(biao)(biao)面表(biao)(biao)面質量；

　　·負(fu)3度刃傾角PCD銑刀：加工過(guo)程中將材料上推，從而得(de)到最好(hao)的(de)上表面表面質(zhi)量(liang)。

　　金剛石涂層(ceng)鉆頭分(fen)為2種：

　　·C1鉆尖設計：由兩個頂點(dian)角形成，減小(xiao)軸(zhou)向切削(xue)力，防止分層，用于加工出口為復合材(cai)料的(de)材(cai)料；

　　·C2鉆(zhan)尖設計(ji)：由(you)180度(du)平面頂點角和小鉆(zhan)尖形成，較好的斷屑(xie)(xie)和排(pai)屑(xie)(xie)設計(ji)，保證孔的質量。適用于(yu)加(jia)工(gong)出口(kou)為金屬材料(liao)的疊加(jia)復合(he)材料(liao)，如碳纖維+鋁(lv)合(he)金等(deng)材料(liao)。

　　PCD鉆頭(tou)為復合(he)鉆尖設(she)計，可(ke)以(yi)(yi)加(jia)工(gong)復合(he)材料(liao)出(chu)口(kou)材料(liao)，也(ye)可(ke)以(yi)(yi)加(jia)工(gong)金屬材料(liao)出(chu)口(kou)材料(liao)，也(ye)可(ke)以(yi)(yi)實現加(jia)工(gong)芳綸孔，最好的孔面質量。

　　山(shan)高刀具也可以根據(ju)客戶要求，專門(men)定制各種(zhong)加工(gong)(gong)復合材料(liao)的刀具。下面為一(yi)些加工(gong)(gong)航(hang)空航(hang)天工(gong)(gong)件的案例：

　　1. 客戶：俄(e)羅斯(si)RUSAVIAINTER

　　材料：碳纖維

　　山(shan)高(gao)刀具(ju): JC840左旋右旋銑刀

　　輪(lun)廓銑削：ae=5 mm

　　Ap=工件厚度8mm

　　Vc=180 m/min

　　Fz=0.02

　　順銑，切削(xue)順滑(hua)，表面質量(liang)良好。

　　2. 空中客車(che)公司(si)（法(fa)國）

　　材料：碳纖維

　　機床：Jobs Jomach 159

　　山高(gao)刀具：標(biao)準(zhun)PCD鉆頭X31，直徑6.35 mm

　　線速度：Vc=180 m/min

　　進給： 850 mm/min

　　切削毛(mao)刺較小，刀具壽命達到60分鐘(zhong)以上(shang)

　　3. 客戶(hu)：某航空(kong)發動機客戶(hu)

　　材料：碳(tan)纖維+鋁蜂窩+碳(tan)纖維板

　　機床： Creno liner 5軸(zhou)

　　山高刀具(ju)： JC860蜂窩(wo)加工銑刀，直徑10mm

　　切削寬度：銑(xian)削開槽

　　切削(xue)深(shen)度(du)：40 mm

　　線速(su)度： 160 m/min

　　進(jin)給速度：300 mm/min

　　隨(sui)著(zhu)復合材(cai)料(liao)生產成本的不(bu)斷(duan)降低，產量大幅提升，其應(ying)用范圍也越來越廣，隨(sui)之帶(dai)來的加(jia)工(gong)挑戰也不(bu)斷(duan)增加(jia)，我(wo)們必(bi)須不(bu)斷(duan)研(yan)制更多新(xin)型專用復合材(cai)料(liao)刀具，滿足(zu)市(shi)場需求。