加工碳纖維復材時，如何選擇主軸轉速、進給速度和刀具角度？

加工碳纖維復合材料（CFRP）時，需綜合考慮其高硬度、層間強度低和各向異性等特點，合理選擇切削參數和刀具幾何角度，以避免分層、毛刺和刀具過度磨損。以下是關鍵選擇原則：

1. 主軸轉速（切削速度）

推薦范圍：

硬質合金刀具：1500-4000 rpm

金剛石涂層刀具：2000-6000 rpm

依據：

高轉速（但避免過高）可減少切削力，降低分層風險。

碳纖維導熱性差，需通過適當轉速控制熱量積累，防止樹脂軟化（通常切削速度控制在50-200 m/min）。

2. 進給速度

推薦范圍：

粗加工：0.02-0.1 mm/齒

精加工：0.01-0.05 mm/齒

依據：

進給過低易導致摩擦發熱，過高易引發分層。

建議采用高轉速+中等進給組合（例如：3000 rpm + 0.05 mm/齒）。

3. 刀具角度選擇

刀具材料：

優先選用 聚晶金剛石（PCD） 或 金剛石涂層硬質合金刀具，耐磨性最佳。

硬質合金刀具（如K10/K20）適合短期或低成本需求。

幾何角度：

前角（γ）：0°~10°（減小切削力，避免纖維撕裂）。

后角（α）：10°~15°（減少刀具與工件摩擦）。

螺旋角：30°~45°（降低軸向力，抑制分層）。

刃口處理：鋒利刃口（減少毛刺），但需耐磨涂層保護。

刀具類型：

銑削：2刃或4刃平頭銑刀（減少徑向力）。

鉆削：金剛石涂層的鉆頭，頂角建議130°~140°。

4. 其他關鍵參數

切削深度：

軸向切深≤2 mm（防止層間剝離）。

徑向切寬建議刀具直徑的50%-70%。

冷卻方式：

干切削或微量潤滑（MQL），避免樹脂吸水。

壓縮空氣冷卻可有效排屑。

5. 注意事項

刀具磨損監控：碳纖維對刀具磨損極快，需定期檢查刃口。

工藝優化：通過正交試驗或仿真優化參數，平衡效率與質量。

纖維方向：順纖維切削可減少毛刺，逆纖維易導致撕裂。

通過合理匹配參數和刀具，可顯著提升加工表面質量并延長刀具壽命。實際加工前建議進行小批量試切驗證。