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切削之家
复合材料是最难加工的材料之一。其独特的性能，具备大量不同的材料组合，这意味着只有专业的刀具才能应用于其加工。然而，复合材料在先进技术和新兴产业中也具有巨大的潜力。
本文将概述与复合材料相关的关键问题，以及一些技巧和技巧，使得大家能有效地加工最棘手的复合基材。
这取决于正在处理的复合材料的组成。
创造复合材料的主要原因之一当然是为了提高其强度或硬度。在金属基复合材料（如钢）中尤其如此。通过制造复合材料进行对材料硬化的一个好处是：材料的耐磨性提高了，但在加工中往往会体现材料的脆性和易碎性。使用不同的强化材料，如铜甚至钻石，可以帮助防止这种情况。
玻璃或玻璃纤维是一种典型的材料，它非常坚硬，但非常脆，缺乏韧性。玻璃主要由岩石制成，具有极高的硬度，但用于制造玻璃复合材料的其他材料意味着它缺乏韧性，容易破碎。然而，玻璃也具有很强的延展性，可以很容易地熔化形成不同的形状（例如，在弯曲的汽车挡风玻璃上）。
凯夫拉和碳纤维具有高韧性水平，因为它们可以承受大量的磨损。虽然它们是比玻璃、钻石和淬火钢等更“软”的材料，但其特性赋予了它极高的抗拉强度。
例如，凯夫拉纤维用于战斗头盔、面罩、摩托车和高强度跑步等极端活动的服装。凯夫拉尔的制造过程非常复杂，但它的链间键和交联氢键赋予了凯夫拉尔高强度的特性。它的化学成分包括氢、碳、氧和氮。凯夫拉不仅坚固，而且耐热性和延展性极强。
复合材料通常用于高科技，前瞻性的行业，其中多层基板的精密层压可以为非常特定的应用创造复杂独特的材料。这可能涉猎美国国家航空航天局的航天器开发、波音公司为商飞设计的新产品、特殊建筑材料和可再生能源项目。复合材料普遍应用的其他关键行业包括汽车、船舶、运输和国防（军事）。
例如，在航空航天领域，波音公司在其商用飞机的开发中越来越多地使用复合材料。传统上，玻璃纤维用于各种关键的飞机部件，但制造商越来越多地使用夹层碳复合材料，这种材料具有更先进的化学和物理特性，适用于航空航天工业。铝复合材料也常用。同样，汽车工业是复合材料的最大支持者之一，其重量和燃油效率至关重要。与钢相比，复合材料具有重量质量比低、耐腐蚀和防锈、成本效益高、强度和刚度高的特点。
与此同时，国防的任务是制造最先进的军事装备。聚合物（更具体地说，是纤维增强聚合物复合材料）广泛应用于从炮到军舰、导航系统到无人机的各种设备中。军用飞机（包括战斗机和货机）受益于碳纤维的耐腐蚀、抗冲击和轻量化设计。凯夫拉纤维的性能与军用服装类似，比如防弹头盔和全套战斗装备。
复合材料在新兴产业中也发挥着关键作用。可再生能源在发达国家越来越受追捧，而复合材料则是这类技术面向大众市场的先驱。例如，风力涡轮机的很大一部分能量来自涡轮机叶片内的桅杆帽。制造商已经开始用碳纤维制造这些帽，碳纤维的主要优点是重量更轻，允许叶片更长，从而提高总产量和可实现的发电量。
甚至电力电缆和导体也越来越多地使用铝复合材料。铝具有低热膨胀的特点，可以承受更高的温度，因此可以延长关键基础设施的使用寿命。
复合材料对任何行业和经验水平的工程师都提出了许多重大挑战；与传统金属加工相比，它们在某些情况下的表现是不可预测的。造成这种情况的一个关键原因是金属加工中大多数材料都是同质的，这意味着每种材料都有自己的名称和特征集（例如EN10钢或304不锈钢）。
对于复合材料，基体和增强材料的分类，所构成的材料组合都包含各个组分自己的特性，如纤维，结构图案和制造方法，这意味着材料匀质性是一个关键问题。
但在加工复合材料时面临的一个常见问题，就是多层材料，如三明治或蜂窝材料，通常可以通过轻微调整加工设置来解决。如果进给速度太高，刀具刺透材料的推力（通常是在钻孔过程中）将导致层之间的结合破裂，分层。因此，选择一个进给量来防止这种情况是必不可少的，这可以通过查阅刀具的切削数据来找到。
同样，如果您的切削刀具已经因为反复使用磨损了，这可能导致进给量的变化和材料分层。锋利的切削刃始终是最好的选择，这不仅可以减少钝边或磨边对材料和机床造成的压力，还可以确保最佳的工件表面光洁度。
如前所述，光滑的表面不仅美观，而且可以最大限度地减少对复合材料纤维和化学成分的损害。
虽然使用专用的复合铣刀或钻头有助于延长刀具寿命并防止刀具磨损，但在选择适当刀具的同时，还需要仔细管理刀具。由于复合材料具有很强的磨蚀性，工程师还应该定期检查他们的工具是否有磨损迹象，并根据发现的任何模式调整刀具路径。
复合材料加工产生的发热量大会导致复合材料的基体变弱，这是分层的又一个常见原因。有效散热和导热的刀具在这里将被证明是有用的。刀具内冷设计也允许在一些复合材料上有效散热（尽管冷却液并不总是推荐用于复合材料加工）。
最后，在加工复合材料时，不仅需要考虑刀具，还需要考虑刀具的夹持。由于复合材料通常是极具磨蚀性的材料，如果使用传统的刀具夹头，如ER筒夹，钻头夹具或立铣刀夹具，那么刀具和工件之间可能会有大量的抖动。
使用跳动为0.005毫米或更小的精密ER夹头可以有所帮助，但理想情况下，3微米跳动（或更低）的液压夹具将为您复合材料成功保驾护航。
液压夹头使用液压在切削刀具周围施加压力，从而将刀具夹紧到位。这种液压还可以作为减振器，这意味着颤振将最小化，这在复合材料加工中尤为重要。
加工复合材料固然困难，需要大量的经验或专业知识才能获得成功。由于基体-增强混合材料的复杂、非标准化特性，它具有脆弱的纤维、低熔点和不可预测的加工条件，你真的不能只是“即兴发挥”。
专业的复合材料加工刀具，以及精确的切削数据和指导，才是至关重要的。
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