當(dāng)今時(shí)代，隨著科技發(fā)展、特別是材料結(jié)構(gòu)輕量化的發(fā)展，在幾乎所有工業(yè)部門（汽車行業(yè)、航空航天行業(yè)和一般的機(jī)械工程行業(yè)等），對
復(fù)合材料的需求都非常旺盛。
一種復(fù)合材料是由多種不同特性的材料，通過復(fù)雜組合而形成，所有這些復(fù)合材料都是應(yīng)實(shí)際應(yīng)用需要而產(chǎn)生的。其三明治型結(jié)構(gòu)保證了它們都可形成高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出所需的應(yīng)用特性。
基本原理
原則上，復(fù)合材料都是混合結(jié)構(gòu)，例如：印刷電路上的銅層和增加穩(wěn)定性所需的鈦膜，就是最簡單的例子。不同復(fù)合材料的切削性能，也需要區(qū)別看待，需劃分到不同切削等級中。
復(fù)合材料可粗略地分為以下三種：
粘合覆蓋型，例如膠合板
顆?；旌闲?，例如碎木膠合板
纖維型材料，該型又分：金屬基材型MMC、纖維塑料型FPC和陶瓷基材型CMC。
其中最重要的是FPC材料。FPC型材質(zhì)中，最著名的又屬 碳纖維增強(qiáng)塑料CFRP，應(yīng)用最多也是最先使用該材料的行業(yè)是航空航天業(yè)。
而在船舶行業(yè)，使用較多的FPC材料，是 玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)和碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)。
如果零件需要極其高的阻抗和沖擊韌性的話，則需要芳綸或者凱夫拉爾纖維，即芳綸纖維增強(qiáng)型塑料(AFRP)。
高性能復(fù)合材料是現(xiàn)代具有很大發(fā)展?jié)摿Φ妮p量化材料。通過多種纖維和基材的組合，再有特殊強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，可以制造出滿足各種不同要求的最佳狀態(tài)的定制產(chǎn)品。
加工復(fù)合材料的難題
當(dāng)切削復(fù)合材料（例如CFRP和GFRP）時(shí)，常因工件材質(zhì)的多相特性，造成加工狀況不明。復(fù)合材料通常由基材和強(qiáng)化基材的玻璃纖維或碳纖維構(gòu)成?；趹?yīng)用環(huán)境的不同，可使用各種具高抗性的纖維。選擇何種纖維取決于終端產(chǎn)品的需要。
在切削纖維時(shí)，橫向和縱向的纖維不會(huì)相互干涉，就造成切削后工件易產(chǎn)生鋸齒狀邊緣、脫層和纖維損壞。高阻抗的纖維還會(huì)造成刀具很強(qiáng)的磨料磨損，這就需要刀具材質(zhì)具有很高的硬度。
復(fù)合膠凝材料的熱穩(wěn)定性不太好。加工中，復(fù)合材料會(huì)和切削刀具材質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以，為了避免對工件的化學(xué)破壞，切削時(shí)通常要限制切削速度。加工復(fù)合材料的各種標(biāo)準(zhǔn)也還沒有制定出來，例如基于表面質(zhì)量的工件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)加工廢料的排放等。
復(fù)合材料的難加工與其結(jié)構(gòu)的多相特性相關(guān)，所以在加工中需要各種各樣的刀具材質(zhì)。如果切削纖維時(shí)需要非常鋒利的切削刃，我們就可以選擇CVD金剛石材質(zhì)或者鑲有PCD的刀具。
但是，使用此類材質(zhì)可加工的工件輪廓是有限的，特別當(dāng)工件需加工的輪廓非常復(fù)雜時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)。在一些案例中，需要斷屑槽時(shí)，必須使用硬質(zhì)合金刀具。為了減小硬質(zhì)合金刀具在加工復(fù)合材料中可能出現(xiàn)的嚴(yán)重磨粒磨損，可適當(dāng)為硬質(zhì)合金刀具增加金剛石涂層。不過，后者并非被廣泛采用的解決復(fù)合材料切削的有效方法。
案例探討
近日，位于德國凱澤斯勞滕的專業(yè)復(fù)合材料生產(chǎn)商的某公司，使用CVD金剛石刀具，加工了多種回轉(zhuǎn)對稱類的復(fù)合材質(zhì)工件，例如：管子、支柱、桅桿及高性能滑動(dòng)軸承。
以前PCD是加工復(fù)合材料的首選，但現(xiàn)在，CVD金剛石刀具在加工復(fù)合材料時(shí)體現(xiàn)的一流性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了PCD刀具。
復(fù)合材料是一系列的纖維和基材的組合。從微觀角度看，切削纖維可被視為在微秒的時(shí)間間隙內(nèi)不斷改變切削角度的斷續(xù)切削——縱向、橫向、斜向，每一層纖維的走向都不同。
CVD厚膜金剛石刀片，使用特殊工藝生產(chǎn)，在加工復(fù)合纖維材料時(shí)是PCD刀具壽命的5~6倍。主要原因如下：CVD金剛石刀片的材質(zhì)是99.9%的純凈金剛石。而PCD是由金剛石和粘結(jié)劑構(gòu)成的金剛石，含量略高于80%的刀具材質(zhì)。
這就意味著CVD金剛石的硬度相對PCD，可以出現(xiàn)很大幅度的提高，甚至比天然鉆石的硬度也稍高一些。CVD刀具使用精確的激光雕刻進(jìn)行刃口倒圓。在激光雕刻過程中，單個(gè)的金剛石晶體會(huì)被切割掉，而不會(huì)出現(xiàn)磨削時(shí)的晶體破碎情況。這就意味著CVD金剛石刀具的鋒利程度是PCD刀具的10倍以上。使用激光還可以在CVD金剛石刀具上雕刻出多種斷屑槽。
小結(jié)
CVD金剛石鋒利的切削刃、大幅提高的硬度、整體強(qiáng)度以及更加精細(xì)的晶體結(jié)構(gòu)，決定了其刀具良好的壽命和切削性能。相對PCD刀具，使用CVD金剛石刀具切削纖維材質(zhì)，磨蝕磨損更小。
發(fā)生在CVD金剛石刀具上的磨損，多為后刀面磨損。這相當(dāng)于重新磨銳了刀具刃口。有斷屑槽也比無斷屑槽的，高出了一個(gè)層次。金剛石是最好的導(dǎo)熱材質(zhì)之一。這就意味著在切削過程中，切削刃某一位置產(chǎn)生的熱量會(huì)馬上消散，不會(huì)在刃部造成過熱現(xiàn)象。
極具創(chuàng)新性的CVD金剛石切削材質(zhì)，在加工復(fù)合材質(zhì)時(shí)采用了正切削前角。所以無論粗加工還是精加工，都能達(dá)到了最優(yōu)效果，特別是在高進(jìn)給和切屑厚度變化的情況下。例如：在首次粗加工中使用帶有3D斷屑槽的CVD金剛石刀具切削，也能實(shí)現(xiàn)精加工中所能達(dá)到的最好表面粗糙度，并可保持良好的刀具壽命。
