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(lái)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(lèi)零件一般選用真空平臺(tái)吸附，而曲面類(lèi)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(pán)式柔性?shī)A具系統(tǒng)就是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)復(fù)合材料部件加工發(fā)展起來(lái)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(pán)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(duì)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(pán)式柔性?shī)A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(guó)外航空企業(yè)廣泛使用，國(guó)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(lèi)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(mǎn)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(duì)不同種類(lèi)的符合材料，也要選擇不同類(lèi)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(duì)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(wèn)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(duì)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(duì)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(lái)，美國(guó)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(wèn)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(lèi)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(guò)整齊的切割后，再使用一般切割蜂窩的無(wú)齒銑刀，將蜂窩自根部割斷，徹底分離，此刀專(zhuān)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(kāi)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(guò)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。