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1、碳纤维加工刀具的材质选择碳纤维加工刀具的材质选择 碳纤维多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合 材料，碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻 而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大 面积整体成型等特点，已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应 用。由碳纤维复合材料特殊的组织结构和特殊的物理力学性能给材料的切削加工带 来了一系列的在金属加工中从来未遇到的问题， 本文就对碳纤维加工刀具进行探讨。 1.碳纤维材料的性能碳纤维材料的性能 碳纤维复合材料既有碳材料的固有本征特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，
2、 其优异的综合性能是任何单一材料无法比拟的。 （1）低密度高强度。CFRP 密度不到钢的 1/4，铝合金的 1/2；比强度为钢的 5 倍以上，比模量则是其他结构材料的 1.312.3 倍。 （2）良好的抗疲劳特性。由于 CFRP 中存在着许许多多的碳纤维和树脂基体界 面，这些界面能够阻止裂纹的扩展，在长期交变载荷条件下工作时 CFRP 构件的寿 命远高于传统材料构件。 （3）稳定的化学性能。CFRP 耐高低温，耐腐蚀，在 2000以上高温惰性环境 中，是唯一强度不下降的物质，在-180左右的低温下，仍具有较好的柔韧性，不 与酸、碱等腐蚀溶液发生化学反应。 （4）良好的工艺性。CFRP 是一种各
3、向异性材料，其铺层取向可以在很宽的范 围进行调整，由于铺层的各向异性特征，通过选择合适的铺层方向和层数可以满足 材料强度、刚度和各种使用要求。 2.碳纤维材质的切削加工碳纤维材质的切削加工 碳纤维复合材料强度高、比热容大、耐热震、质量轻，且材料摩擦系数稳定， 耐磨性优良。由碳纤维复合材料特殊的组织结构和特殊的物理力学性能，切削加工 时常会遇到以下问题： (1)材料呈层状、块状崩落、撕脱，严重时将使加工件报废，影响产品的成材率 和加工质量。 (2)刀具磨损快，钝刀具加工，更容易造成坯料损伤；精加工时，刀具尺寸和形 状的变化，严重影响产品的形状、尺寸精度。 (3)刀具使用寿命短，耐用度低，大大提高
4、了产品的加工成本。 3.碳纤维加工刀具的材质选择碳纤维加工刀具的材质选择 针对碳纤维复合材料的切削加工特性，选择合适的刀具材质及刀具结构、合理 的几何参数成为优质、高效切削加工 CFRP 的关键。碳纤维复合材料具有脆性大、 硬度高特点，切削过程存在难成屑、导热慢、切削区域温度高，刀具易磨损等问题， 加工后的产品则表现为分层、撕裂、翻边等缺陷。因此要求刀具具有良好的耐磨性 和散热性，并有抑制分层和撕裂的结构特点。 聚晶金刚石(PCD)材质的钻头能够更好的钻入和钻出增强型碳纤维复合材料， 减 少碳纤维复合材料的分层趋势，为能够更好的切断碳纤维，该类刀具可采用在整体 硬质合金钻头焊接 PCD 的切削
5、方式制造，以获得更好的耐磨性能，能够在加工过程 中长久的保持刀具的锋利性。 4.碳纤维加工应用碳纤维加工应用 （1）碳纤维复合材料（）碳纤维复合材料（CFRP）在航空航天领域的应用）在航空航天领域的应用 碳纤维复合材料的发展推动了航空、航天整体技术的发展。由于 CFRP 优良的 综合性能，在民用飞机上大量应用 CFRP 能够减轻质量、节省燃油、降低排放，从 而增大航程。碳纤维复合材料(CFRP)已成为航空航天应用最为普遍的碳纤维 W 增强 塑料，聚晶金刚石（PCD）刀具对该材料的加工特别有效。典型的 CFRP 复合材料的 应用零部件是飞行器的翼梁，还有由这种零件材料制成的轴承、泵零件和套筒。
6、航空航天行业的碳纤维复合材料零件的加工常用到钻削和铣削，华菱 PCD 钻头 和 PCD 铣刀采用在硬质合金刀具基体上焊接 PCD 材料的切削刃， 具有超高硬度和耐 磨性，常用的 PCD 刀具有 PCD 麻花钻、PCD 立铣刀、PCD 球头铣刀、PCD 钻头和金 刚石涂层铣刀。 （2）碳纤维复合材料（）碳纤维复合材料（CFRP）在风力发电领域应用）在风力发电领域应用 风力发电装备的关键部件是叶片，当风机叶片质量增加到一定程度时，叶片质 量的增加幅度将大于风机能量输出的增加幅度，这就需要使叶片尽可能地轻质化； 为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片又必须具有足够的刚度，目前 CFRP 已 成为叶片材料的最佳选择。CDW010 材质金刚石刀片是通用型 PCD 刀片，兼顾了良 好的韧性和较高的耐磨性，具有超高硬度和耐磨性，刀片性能稳定，加工效率高。 碳纤维复合材料（CFRP）是以碳纤维为增强体的树脂基复合材料，随着人们对 CFRP 认识的不断深入，其优异的性能不断凸现，促使其用量不断上升，且应用领域 也不断拓展。 相对应的随着 PCD 刀具切削性能的不断提高和 PCD 刀具价格的不断下 降，PCD 刀具对于广大用户具有了前所未有的吸引力，这将有力推动 PCD 刀具的普 及应用以及 PCD 刀具技术更快地向前发展。
