目前，難加工材料廣泛應(yīng)于各大領(lǐng)域。充分認識難加工材料的性能、切削數(shù)控加工的特點，研制先進的刀具及其材料，采用新的數(shù)控加工技術(shù)，是解決難加工材料加工問題的有效途徑。

　　在數(shù)控切削加工中，工件與刀具是對立統(tǒng)一的。當一方有了進展或提出新問題時，經(jīng)常能夠推動另外一方發(fā)展前進。

　　數(shù)控刀具的切削性能，不僅決定于刀具材料，還與刀具的結(jié)構(gòu)及幾何形狀有關(guān)。研制和選用先進的刀具材料、優(yōu)化切削條件、采用新的切削方法都是解決難加工材料加工問題的有效途徑。

　　PCD變形金剛立銑刀

　　鈦合金加工

　　正如粗加工和精加工工序必須按照不同的參數(shù)規(guī)劃，對于可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金刀具來說，與不同的應(yīng)用領(lǐng)域聯(lián)系的鈦合金銑削也隨之出現(xiàn)。

　　在粗加工銑削中，為了獲得最佳金屬去除率，軸向切削深度是考慮的主要因素;而在精加工銑削中，必須考慮選擇最佳的進給率。在鈦合金加工中，無論是粗加工還是精加工工序，盡管切削速度可以有不同水平，但是，它總是受到限制的。了解這些鈦合金加工時的基本原則，就可以為優(yōu)化工序做許多工作，從而使鈦合金加工更具競爭力并實現(xiàn)可靠的加工過程。需要考慮的四項關(guān)鍵因素是機床能力、冷卻液供給、切削刀具和加工方法。其中，在冷卻液供給方面，冷卻液質(zhì)量越高，加工效果越好。事實證明，高壓冷卻應(yīng)用(壓力范圍為標準70-100巴，具體取決于所使用的系統(tǒng))已顯示出其明顯的優(yōu)勢。由于高壓冷卻在許多現(xiàn)代機床上已成為標準配置，因此它是優(yōu)化鈦合金銑削的潛在資源。

　　在切削速度較低的徑向銑削時，機床需要有足夠的功率和力矩，也要求有合適的主軸，以獲得滿意的金屬去除率。如果機床也使用小直徑刀具，則主軸速度范圍需要足夠高，以獲得出色的加工結(jié)果。一般來說，需要評估主軸接口，它的聯(lián)接穩(wěn)定性不能太弱。銑削刀具的新發(fā)展帶來的性能提升直接增強了鈦合金材料的性能。

　　與普通加工相比，鈦合金銑削的方法和編程技術(shù)更勝一籌。按照推薦的方法加工圓角和輪廓，可在機床的生產(chǎn)周期和盡量減少廢品方面取得與眾不同的結(jié)果。通常，為確保從一開始就以正確的刀具路徑加工，在加工前多花點時間來優(yōu)化編程，這比選擇現(xiàn)成的工藝將起到事半功倍的效果。

　　復(fù)合材料機數(shù)控加工

　　作為一種工件材料，復(fù)合材料加工由來已久的主要挑戰(zhàn)是如何提高制造工藝，尤其是機加工。雖然應(yīng)用于機身或輪船框架性能優(yōu)異，但各類纖維增強環(huán)氧樹脂、聚酯和乙烯基塑料，硬度高，難切削，并且不能容忍加工過程中的一點點異常偏差。且預(yù)加工附加值高，更不允許廢品的產(chǎn)生。

　　目前復(fù)合材料切削的首選刀具解決方案是，采用整體硬質(zhì)合金為基體，薄的PVD金剛石(PCD)涂層或在切削刃處燒結(jié)PCD。刀具材料越硬，增強纖維的密度越高，工藝改進的余地也就越大。

　　原因是顯而易見的。僅從刀具的角度而言，整體硬質(zhì)合金刀具具有保證工件尺寸精密公差、位置公差以及表面光潔度所必需的剛性和尺寸精度。整體硬質(zhì)合金也使得切削幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為可能，這樣可以減小切削力、切削熱、未切削纖維、杯突、拉絲、起毛等問題以及可更好地控制切屑。

　　薄的PVD金剛石(PCD)涂層(應(yīng)用于整體硬質(zhì)合金刀具或PCD刀片)使切削刃耐磨性更高，從而保障在較長的加工周期內(nèi)刀具保持原有的幾何結(jié)構(gòu)。奧秘在于實現(xiàn)PVD的金剛石(PCD)薄涂層。它們不僅提供金剛石的耐磨性，而且有利于保持硬質(zhì)合金刀具加工的理想切削幾何結(jié)構(gòu)。相比之下，CVD(化學氣相沉積)涂層方式不可避免地形成了較厚的金剛石涂層，不利于幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

　　主流復(fù)合材料加工數(shù)控刀具

　　如上所述，整體硬質(zhì)合金基體金剛石增強鉆頭已被證明非常成功。因為它們在加工復(fù)合材料時，能保持比普通整體硬質(zhì)合金刀具更長久的鋒利狀態(tài)。

　　目前市場上有四種金剛石增強刀具適合加工復(fù)合材料：

　　(1)CVD金剛石涂層硬質(zhì)合金—兼具金剛石的高耐磨性，硬質(zhì)合金刀具的尺寸精度的優(yōu)點。缺點是涂層較厚，可能降低切削刃的鋒利性，甚至使得切削刃偏離正確的幾何形狀。

　　(2)PVD金剛石涂層硬質(zhì)合金—兼具金剛石的高耐磨性，硬質(zhì)合金刀具的尺寸精度的優(yōu)點。切削刃更鋒利，對切削刃幾何形狀的控制更佳。

　　(3)于整體硬質(zhì)合金基體上，金剛石刀片—適用于僅對刀具前刃具有金剛石耐磨性要求的情況。

　　(4)高壓整體燒結(jié)金剛石(PCD)整體硬質(zhì)合金鉆頭—其特點為，燒結(jié)金剛石(PCD)于整體硬質(zhì)合金刀具刃槽中。

　　復(fù)合材料早期的孔加工

　　孔加工，主要指加工鉚釘孔，是復(fù)合材料加工中不可避免的主要工序。由于固有的硬度和尺寸穩(wěn)定性，纖維增強塑料無法分解在鉚釘孔加工中因中心偏心而產(chǎn)生的錯位應(yīng)力。

　　早期解決方案主要依靠在具有偏置、插補編程功能的數(shù)控機床上采用整體硬質(zhì)合金刀具加工定心孔。這實際上是一個軌道銑削過程，并不是真正的鉆削，因為它使用比孔徑更小的刀具。相對于鉆削來說，使得采用一把刀具來加工不同直徑的孔及不規(guī)則型腔成為可能，并降低了刀具的庫存成本。

　　但是刀具磨損仍然是個問題，這促使人們采用一種常見的“變通方案”：編程補償?shù)毒吣p。這種策略雖然可保證加工尺寸，但不利于被加工表面光潔度和切削熱控制。

　　以下是一些改善或解決復(fù)合材料孔加工難題的操作技巧：

　　(1)保持較小的切削力，以最小化被加工材料的分層和切削應(yīng)力。

　　(2)加工鋁制蜂窩結(jié)構(gòu)或泡沫芯材料，采用硬質(zhì)合金鉆頭即可?；挠捕仍礁撸鰪娎w維的含量越多，采用使用金剛石涂層/金剛石刀片切削刃刀具的趨勢就越大。

　　(3)如果孔的尺寸允許，采用硬質(zhì)合金立銑刀加工中心孔或選用帶PCD涂層刀尖的變形金剛系列刀具進行插補銑，比采用直柄麻花鉆效果更佳。加工淺孔，采用短粗的直柄鉆頭。加工較深的孔，需要為各種切屑考慮可靠的排屑方式。如果可能的話，需考慮“啄鉆”。

　　(4)速度和進給需要符合層壓材料的每層材質(zhì)要求。準備好為每一層的加工而改變鉆削參數(shù)。

　　刀具幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇應(yīng)該基于層壓材料中的底層材料。如果底層為塑料，使用帶錐角的錐形鉆頭。如果底層為鋁或鈦，使用帶鋒利切削刃的高剪切力鉆頭使得退刀更干凈，余留更少的毛刺。錐形鉆頭只會粘結(jié)更多的鋁屑。

　　(5)加工較厚的復(fù)合材料時，要提防熱量積聚以及切屑阻塞。選擇更窄的刃帶、更寬的排屑槽和較大螺旋角的鉆頭，以在工件過熱前完成鉆孔。

　　數(shù)控加工含鈦復(fù)合材料中的注意事項

　　當層壓材料中含有鈦時，上述推薦的經(jīng)驗做法都變得不可取。為了避免加工硬化和過熱，并控制切屑，最好選擇小前角、小后角的刀具，采用低主軸轉(zhuǎn)速。總之，在刀具的選擇上做好充分考慮，包括金屬層與塑料層的相對厚度和位置分布。金屬層多的層壓材料適合采用帶內(nèi)冷卻功能的硬質(zhì)合金刀具。如果以碳纖維復(fù)合材料為主，則選用PCD硬質(zhì)合金刀具更合適。要確定工藝能保證鈦切屑被破碎至很小，并容易排出。此外，為了避免鈦切屑堵塞復(fù)合材料孔的風險，最有效的補救措施是采納更低的切削速度，采用啄鉆方式加工。