機(jī)加工業(yè)中，不同材料對(duì)加工刀具的要求不一樣，許多難加工材料都要求選用超硬刀具來(lái)加工，因此對(duì)加工刀具的選擇至關(guān)重要。玻璃鋼復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是密度小、硬度高、強(qiáng)度高，但這種材料切削加工困難，導(dǎo)熱性能差，刀具磨損嚴(yán)重，效率低下，切削條件惡化。結(jié)合樹脂基玻璃鋼復(fù)合材料的實(shí)例，對(duì)金剛石PCD刀具切削加工中玻璃纖維的選用問題進(jìn)行了探討。

1.玻纖簡(jiǎn)介。
玻纖是一種性能優(yōu)良的無(wú)機(jī)非金屬材料，其種類多種多樣，具有良好的絕緣性、耐熱性、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是易碎，耐磨損。在復(fù)合材料中，玻璃纖維是一種常用的增強(qiáng)材料，主要用于制造玻璃鋼、玻璃鋼、玻璃鋼、風(fēng)力發(fā)電葉片等。

2.玻纖特征：
玻璃鋼具有耐高溫、不燃、耐腐、絕熱、隔音、拉伸強(qiáng)度高、電絕緣性能好。但是性脆，耐磨損差。用于制造增強(qiáng)塑料或增強(qiáng)橡膠，作為強(qiáng)化材料的玻璃纖維有如下特點(diǎn)：
(1)抗拉強(qiáng)度高，延伸率低(3%)。
(2)高彈性系數(shù)，剛性好。
(3)在彈性范圍內(nèi)，延伸量大，拉伸強(qiáng)度高，故吸收沖擊能大。
(4)為無(wú)機(jī)纖維，具有良好的不燃和耐化學(xué)性。
(5)吸水少。
(6)尺寸穩(wěn)定性好，耐高溫性能好。
(7)加工性能優(yōu)良，可制成不同形狀的股、束、氈、織等產(chǎn)品。
(8)透光透射。
(9)開發(fā)了具有良好的樹脂附著力的表面處理劑。
(10)價(jià)格低廉。
(11)不容易燃燒，在高溫下可以熔化成玻璃顆粒。

3.樹脂基玻纖切割的加工難點(diǎn)。
樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料俗稱“玻璃鋼”，由含量約80%的玻璃纖維纏繞在樹脂基體上，盡管含量約為20%，但這類有機(jī)復(fù)合材料雖屬非金屬材料，但其強(qiáng)度和硬度均高于45#鋼，但密度較低。
本發(fā)明的樹脂基玻纖復(fù)合材料是有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)熱性能極差，只有鋼的1/175-1/450。所以，切削加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱，使刀具始終處于高溫狀態(tài)，影響刀具壽命；此外，物料內(nèi)玻璃纖維組織通常為玻璃布、帶、氈、紗等，不利于刀具的切削，產(chǎn)生強(qiáng)烈的研磨效果，嚴(yán)重?fù)p壞刀具。并且由于這類疊層材料纏繞成型混亂，組織不均勻，玻璃纖維切削加工時(shí)容易發(fā)生脆性脫落等現(xiàn)象，加工成型后容易產(chǎn)生廢料。

4.玻璃鋼切削加工刀具的選擇。
塑料基玻纖復(fù)合材料在切削加工過程中，與金屬材料切削時(shí)一樣，對(duì)刀具壽命的影響因素主要是切削熱，摩擦力及切削力，而樹脂基玻纖復(fù)合材料中堅(jiān)硬的質(zhì)點(diǎn)玻璃纖維，與砂輪中的磨粒相似，工具研磨時(shí)，刀具磨損加速，切削狀況惡化。另外，由于某些特殊零件的要求，冷卻劑在切削過程中不可使用，這給切削加工帶來(lái)了更大的困難。
(1)硬質(zhì)合金刀具。例如YT758材料，用此刀片切削加工玻璃纖維零件的外圓時(shí)，刀具磨損嚴(yán)重，外部表面粗糙，有劃痕。在切割過程中，必須將刀頭拆下磨刀才能繼續(xù)切削，刀具手刃一次只能車削一刀，這樣每切一個(gè)零件就需要磨刀2~3次，如果刀具不鋒利的話，刀具就會(huì)被切掉。即使有過多的熱量灼傷工件，也會(huì)導(dǎo)致工件報(bào)廢。使用此種刀具切削加工效率低，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)操作人員要求高，質(zhì)量不穩(wěn)定，無(wú)法滿足批量生產(chǎn)的要求。
(2)鍍層刀具。本實(shí)用新型采用金屬化鍍層硬質(zhì)合金，可降低葉片表面摩擦系數(shù)，提高刀具的耐磨性。然而，當(dāng)用硬質(zhì)合金刀具加工相同的切削參數(shù)時(shí)，一次加工后發(fā)現(xiàn)刀片涂層已嚴(yán)重磨損，表面粗糙，且有撕裂痕跡，顯然不能滿足樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料的切削要求。
(3)鉆石刀。CDW010材料聚晶金剛石(PCD)是與硬質(zhì)合金相結(jié)合的鑲尖刀，具有較好的抗沖擊、抗彎曲和抗振動(dòng)能力。本實(shí)用新型具有很好的穩(wěn)定性，對(duì)玻纖零件進(jìn)行切削加工，加工后的零件光潔度可達(dá)要求，大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可大大減少刀具、拋光等輔助時(shí)間的使用，降低了加工成本。
硬度比硬質(zhì)合金高3~4倍，耐磨性能和使用壽命提高100倍以上，刀刃鋒利，摩擦系數(shù)小，適用于有色金屬及非金屬材料的加工。

5.加工玻纖的切割參數(shù)推薦。
隨著切割速度的提高，加工表面質(zhì)量的提高，同時(shí)提高了切割效率。但是，提高切割速度會(huì)使切削溫度明顯提高，而玻纖復(fù)合材料的熱導(dǎo)率較低，導(dǎo)致刀具長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，刀具磨損嚴(yán)重，壽命下降。更換刀具不僅增加了成本，而且使生產(chǎn)輔助時(shí)間增加，生產(chǎn)率反而下降，所以切割速度不宜過高。
切削過程中，采用聚晶金剛石刀片，并按適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)加工樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料，可穩(wěn)定樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料的切削加工，提高加工效率，降低加工成本，提高加工質(zhì)量。

6.風(fēng)力發(fā)電葉片刀片的典型應(yīng)用方案。
用玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料制造的風(fēng)能葉片，無(wú)論是在性能上，還是在耐磨、耐高溫、抗腐蝕等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的鋁材、鋼、木等，受到風(fēng)電行業(yè)的歡迎。復(fù)合式風(fēng)力發(fā)電葉片尺寸較常規(guī)葉片大，且葉片長(zhǎng)度增加，同時(shí)考慮了刀片質(zhì)量，刀片的材質(zhì)大多采用輕質(zhì)纖維材料，葉片呈翼面狀，滿足了大尺寸輕重量要求，玻璃鋼材料在價(jià)格上比較合理，可以降低全發(fā)電力風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本，得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于上述玻纖材料加工工藝的特點(diǎn)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片金剛石刀片的加工方案如下：
(1)風(fēng)力發(fā)電葉片鉸孔刀片：葉根(軸向和徑向)的加工采用CDW010材料WCMA帶孔PCD刀片WCMT06T3,WCMT0905。
(2)風(fēng)力發(fā)電葉片銑刀片：葉片根部被鋸切后，表面不夠平整，需采用金剛石銑刀對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片根部端面進(jìn)行銑削加工，即CDW010材質(zhì)SEHT1204和SPMT16T4銑刀。
(3)風(fēng)力發(fā)電葉片鉆機(jī)：金剛石電鍍鉸刀。
(4)風(fēng)力發(fā)電葉片鋸片：金剛石鋸片。

上面介紹了金剛石PCD刀具切削加工玻璃纖維的有關(guān)內(nèi)容，指出加工刀具的選擇對(duì)加工工件質(zhì)量有很大影響，好的刀具不僅可以降低成本，提高效率，而且可以有效降低廢品率。但愿上面能對(duì)讀者有所幫助。