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

　　在數控切削加工中，工件與刀具是對立統一的。當一方有了進展或提出新問題時，經常能夠推動另外一方發展前進。

　　數控刀具的切削性能，不僅決定于刀具材料，還與刀具的結構及幾何形狀有關。研制和選用先進的刀具材料、優化切削條件、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規劃，對于可轉位刀具和整體硬質合金刀具來說，與不同的應用領域聯系的鈦合金銑削也隨之出現。

　　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，就可以為優化工序做許多工作，從而使鈦合金加工更具競爭力并實現可靠的加工過程。需要考慮的四項關鍵因素是機床能力、冷卻液供給、切削刀具和加工方法。其中，在冷卻液供給方面，冷卻液質量越高，加工效果越好。事實證明，高壓冷卻應用(壓力范圍為標準70-100巴，具體取決于所使用的系統)已顯示出其明顯的優勢。由于高壓冷卻在許多現代機床上已成為標準配置，因此它是優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果。一般來說，需要評估主軸接口，它的聯接穩定性不能太弱。銑削刀具的新發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，可在機床的生產周期和盡量減少廢品方面取得與眾不同的結果。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化編程，這比選擇現成的工藝將起到事半功倍的效果。

　　復合材料機數控加工

　　作為一種工件材料，復合材料加工由來已久的主要挑戰是如何提高制造工藝，尤其是機加工。雖然應用于機身或輪船框架性能優異，但各類纖維增強環氧樹脂、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。且預加工附加值高，更不允許廢品的產生。

　　目前復合材料切削的首選刀具解決方案是，采用整體硬質合金為基體，薄的PVD金剛石(PCD)涂層或在切削刃處燒結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。整體硬質合金也使得切削幾何結構優化成為可能，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(應用于整體硬質合金刀具或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刀具保持原有的幾何結構。奧秘在于實現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合金刀具加工的理想切削幾何結構。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，不利于幾何結構優化。

　　主流復合材料加工數控刀具

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

　　目前市場上有四種金剛石增強刀具適合加工復合材料：

　　(1)CVD金剛石涂層硬質合金—兼具金剛石的高耐磨性，硬質合金刀具的尺寸精度的優點。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金剛石涂層硬質合金—兼具金剛石的高耐磨性，硬質合金刀具的尺寸精度的優點。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)高壓整體燒結金剛石(PCD)整體硬質合金鉆頭—其特點為，燒結金剛石(PCD)于整體硬質合金刀具刃槽中。

　　復合材料早期的孔加工

　　孔加工，主要指加工鉚釘孔，是復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生的錯位應力。

　　早期解決方案主要依靠在具有偏置、插補編程功能的數控機床上采用整體硬質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”：編程補償刀具磨損。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力。

　　(2)加工鋁制蜂窩結構或泡沫芯材料，采用硬質合金鉆頭即可。基材硬度越高，增強纖維的含量越多，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要求。準備好為每一層的加工而改變鉆削參數。

　　刀具幾何結構參數的選擇應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。錐形鉆頭只會粘結更多的鋁屑。

　　(5)加工較厚的復合材料時，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。

　　數控加工含鈦復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，采用低主軸轉速?？傊?，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冷卻功能的硬質合金刀具。如果以碳纖維復合材料為主，則選用PCD硬質合金刀具更合適。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。