复合材料加工注意事项及切削液性能要求

复合材料是如今工业生产中常见的原材料，已经渗透到了加工制造中的各个领域。而加工中心是自动化程度非常高的高精度加工设备，也是完成一些高难度加工任务的当仁不让的主力军。那么，当加工中心邂逅复合材料，有哪些问题是需要我们特别注意的呢？

1、复合材料种类

可以用加工中心加工的复合材料包括纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料和混杂复合材料等，它们各自具有不同的特点。

纤维复合材料是将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成的，典型代表有纤维增强塑料、纤维增强金属等。夹层复合材料是由性质不同的表面材料和芯材组合而成的，面材一般强度高、厚度薄；芯材一般质量轻、强度低，但具有一定的刚度和厚度。细粒复合材料是将硬质细粒均匀分布在基体中而成的，代表有弥散强化合金、金属陶瓷等。混杂复合材料是由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中而构成的。其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性均显著高于普通材料。

2、钻孔切边时减小轴向力

碳纤维复合材料，在夹层间的强度较低，遇到切削力作用，容易发生分层现象。所以在对碳纤维复合材料进行钻孔或切边操作时，应尽量减小轴向力。加工中心钻孔要求使用高转速，通常设定在每分钟3000到6000转；低进给，通常采用每转0.01~0.04毫米。钻头应选择三尖两刃或两尖两刃的形式，加工时先用锋利的刀尖将碳纤维层划断，再用两刃对孔壁起到修补的作用。刀具应兼具锋利和耐磨性，镶金刚

石的钻头可以胜任这一要求。

对采用了钛合金夹层的复合材料进行钻孔存在一定的技术难题，通常采用整体硬质合金钻头，按钻削钛合金的切削参数进行钻削，从钛合金侧先钻，直到钻通，钻削时加润滑剂，缓解复合材料烧伤。波音公司就专门为夹层的钻孔，研制了PCD组合钻头，取得了很好的加工效果。

3、新型复合材料加工专用铣刀

有三种新型复合材料加工专用铣刀，它们采用了整体硬质合金材料，切削效果比一般铣刀更好。这三种专用铣刀都具有一些共同的特点：刚性高，螺旋角很小，甚至达到了零度，以及专门设计成人字形的刀刃，都可以在加工中有效减小加工中心的轴向切削力，减少分层，其加工效率和效果超过了普通刀具。

4、用磨削替代铣削

由于碳纤维复合材料具有很高的强度和硬度，属于难加工材料，需要较大的切削力，且产生的切削热较高，还不容易传出。因此在切削过程中，容易磨损刀具，甚至使材料受热发生软化和变质。这就要求在加工碳纤维复合材料时，应使其切削机理更接近于磨削而非铣削。加工中心在选择切削线速度时，应大于每分钟500米，采用高转速、小进给的方式。而切边加工刀具一般采用整体硬质合金滚花铣刀、电镀金刚石颗粒砂轮、镶金刚石铣刀、铜基金刚石颗粒锯片等。

5、确定高性能切削液

5.1铣削加工切削液的选用

铣削是最常用的平面加工方法，铣削是断续切削，每个刀齿的切削深度时刻变化，容易产生振动和一定和冲击力，所以铣削条件比车削条件差。用高速刀具高速平铣或高速端铣时，均需要冷却性好，并有一定润滑性能的切却液，如极压乳化液。在低速铣削时，要求用润滑性好的切削油，如精密切削油和非活性极压油。对不锈钢和耐热合金钢，可用含极压添加剂的切削油。可选用联诺化工NC100切削油。该切削油是一种高效能的金属加工用油，它是由精制矿物油及活性添加剂、油性剂、防锈剂和专用传热添加剂等经科学配方调和而成，具有良好的润滑、冷却、清洗性能，摩擦系数低用作精密切削加工。与常用切削油相比，加工工件表面粗糙度降低0.5倍，切削效果提高50-100% 。可显著提高切削效率和延长刀具使用寿命。

5.2磨削加工切削液的选用

磨削加工能获得很高尺寸精度和较低的表面粗糙度。磨削时，磨削速度高发热量大，磨削温度可高达800-1000℃，甚至更高，容易引起工件表面烧伤和由于热应力的作用产生表面裂纹及工件变形，砂轮磨损钝化，磨粒脱落，而且磨屑和砂轮粉末易飞溅，落到零件表面而影响加工精度和表面粗糙度，加工韧性和塑性材料时，磨屑嵌塞在砂轮工作面上的空隙处或磨屑与加工金属熔结在砂轮表面上，会使砂轮失去磨削能力，因此，为了降低磨削温度，冲洗掉磨屑和砂轮末，

提高磨削比和工件表面质量，必须采用冷却性能和清洗性能良好、并有一定润滑性能和防锈性能的切削液，可选用联诺化工SCC730A水性环保切削液选用特制的高性能极压添加剂、防锈剂等其它添加剂复配

而成，是高性能的多用途切削/磨削液。与水混合时，可形成稳定的透明溶液。具有良好的极压润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。具有极强的抗微生物分解能力，在不同的水硬度条件下，仍可保持其稳定性。使用寿命为普通乳化油的5倍以上。

6、减少加工环境的粉尘污染

与金属材料不同，复合材料产生的切屑一般为粉状，对人体健康危害很大，因此应采取必要的保护措施，减少加工环境的粉尘污染。一般采用大功率吸尘器吸收粉尘，也可以采用水冷降低粉尘污染。