复合材料加工刀具的选用

    加工复合材料工件时，如果采用标准的金属切削钻头或立铣刀，可能会导致刀具快速磨损，并有可能产生加工缺陷（如工件材料的分层剥离）。因此，在铣削和钻削各种不同的复合材料时，要有针对性地合理选择不同的刀具，并正确使用它们，才会收到事半功倍的加工效果。以下是刀具供应商Onsrud公司提供的一些选用复合材料加工刀具的建议。
    （1）加工凯夫拉尔纤维的整体硬质合金钻头
    加工用途：用于在凯夫拉尔纤维材料上钻削干净整齐的孔。
    设计特点：①钻尖几何形状可防止钻削时工件产生纤维须和分层剥离；②为了延长刀具寿命，可以采用涂层；③基本切削参数：进给率0.013－0.025mm/r，主轴转速300－4,000r/min。
    （2）整体硬质合金八面钻头
    加工用途：用于在多种复合材料上钻削干净整齐的孔，并消除分层剥离现象。
    设计特点：①典型的八面钻尖由分别为90°和118°的两个钻顶角构成，每个钻顶角有两个磨制的切削面（主切削面和副切削面）；②基本切削参数：进给率0.025－0.075mm/r，主轴转速3,500－5,000r/min。钻削加工厚度为6.35mm的碳纤维板时，可选用0.05mm/r的进给率和3,000r/min的主轴转速。
    （3）PCD八面钻尖钻头
    加工用途：用于钻削加工高磨蚀性材料（如环氧树脂/石墨和碳纤维材料）。
    设计特点：①磨制的八面钻尖可提高钻孔精度，因为第二钻尖角可起到自定位铰削作用，抗衡钻头所受的侧向压力；②钻尖具有良好的断屑性能，因为主切削刃和副切削刃可产生一种倾斜成形的带状切屑，这种切屑更容易折断，并能防止损坏碳纤维增强塑料（CFRP）工件的孔壁。
    （4）纳米晶粒薄膜金刚石钻头
    加工用途：①用于钻削加工高磨蚀性材料（如环氧树脂/石墨和碳纤维材料）；②可作为PCD钻尖钻头的低成本替代刀具。
    设计特点：①抛物线形容屑槽设计，可容纳和排出大量切屑；②大螺旋角设计，使前角增大，非常适合复合材料和铝合金的加工；③中分点的设计可减小钻头受力，并形成附加切削刃，以减小钻削扭矩；④第二钻尖角可起到自定位铰削作用，抗衡钻头所受的侧向压力，并引导切屑离开内孔壁。
    （5）Drivematic钻孔和沉孔加工钻头
    加工用途：①用于自动铆接机的钻孔和沉孔加工；②可通过一次操作，完成铆钉孔的钻削和沉孔加工（尺寸公差为0.076mm）。
    设计特点：根据不同的“Drivematic”系列铆接机定制钻头。
    （6）复合钻铰刀
    加工用途：①用于环氧树脂/石墨和碳纤维复合材料的加工，通过一次操作，完成钻孔和铰孔加工；②通常用于手动加工；③用于加工单层复合材料板。
    设计特点：④通过减小横刃厚度，减小了刀具钻入工件材料所需的切削力；⑤导向锥可将切削载荷转移到更长的切削表面上，从而使铰削加工更轻松；⑥采用两种截然不同的切削刃：一种用于钻削，一种用于铰削。
    （7）双刃带导向阶梯钻
    加工用途：①用于在层压复合材料上钻削高精度孔（公差通常在0.076mm以内）；②通常用作多阶梯钻削加工的二次加工刀具。
    设计特点：①导向部直径通常为主体直径的75%；②导向部长度通常等于钻头直径；③阶梯直径降低了初始钻削力，还能在导向孔加工中起到导向作用。
    （8）阶梯钻铰刀
    加工用途：①用于在层压复合材料上钻削加工高精度孔（公差通常在0.038mm以内）；②由于省略了用常规钻头和铰刀加工时所需要的退刀、换刀和刀具转位，可以大幅缩短加工时间；③用于加工铝、复合材料或二者组合而成的铝基复合材料。
    设计特点：阶梯直径降低了初始钻削力，还能在导向孔加工中起到导向作用。
    （9）整体硬质合金去毛刺刀
    加工用途：①用于切削玻璃纤维和复合材料的基本刀具；②用于手动镂铣加工的最佳刀具。
    设计特点：①可采用立铣刀刀尖或钻头钻尖几何形状；②可进行金刚石涂层，试验表明，金刚石涂层可使刀具寿命延长大约3－4倍；③在计算切屑载荷和进给率时，应按单刃刀具考虑；④基本切削参数：切屑载荷0.1－0.15mm，主轴转速12,000－16,000r/min。
    （10）整体硬质合金“Un-Ruffer”刀具
    加工用途：用于切削加工复合材料面板。
    设计特点：①该刀具设计将去毛刺刀具、压缩刀具和精修整刀具的优点集于一身；②通过试验确定的切削参数为：加工Politen（玻璃/聚酯板）时：工件厚度：4.76mm，切削速度：2540 mm/min，主轴转速：16000 r/min；加工Haysite UltraTrac H950（玻璃/聚酯板）时：工件厚度：6.35mm，切削速度：6350 mm/min，主轴转速：16000 r/min；加工Haysite H775时：工件厚度：9.53mm，切削速度：2540 mm/min，主轴转速：18000 r/min；
    （11）整体硬质合金碳石墨加工刀具
    加工用途：作为一种改进型去毛刺刀具，用于加工各种复合材料。
    设计特点：①与标准的去毛刺刀具相比，该刀具设计提供了更多的切削刃，这些断屑/精修整切削刃降低了切削力，使该刀具能以更高的进给率进行加工；②多个上切和下切刀槽可改善切屑流和排屑性能；③在手动进给加工中，进给更轻快。加工厚度超过4mm的工件材料时，可采用较大的切削参数。
    （12）PCD“Serf”刀具
    加工用途：切削加工各种复合材料。
    设计特点：①该系列刀具上有齿距为1.20mm的锯齿形刀齿，这种微细刀齿能加工出光洁的工件表面；②该刀具设计能减小导向刃产生的切削力影响，并能改善对纤维的剪切作用。