加工碳纤维复材时，如何选择主轴转速、进给速度和刀具角度？

加工碳纤维复合材料（CFRP）时，需综合考虑其高硬度、层间强度低和各向异性等特点，合理选择切削参数和刀具几何角度，以避免分层、毛刺和刀具过度磨损。以下是关键选择原则：

1. 主轴转速（切削速度）

推荐范围：

硬质合金刀具：1500-4000 rpm

金刚石涂层刀具：2000-6000 rpm

依据：

高转速（但避免过高）可减少切削力，降低分层风险。

碳纤维导热性差，需通过适当转速控制热量积累，防止树脂软化（通常切削速度控制在50-200 m/min）。

2. 进给速度

推荐范围：

粗加工：0.02-0.1 mm/齿

精加工：0.01-0.05 mm/齿

依据：

进给过低易导致摩擦发热，过高易引发分层。

建议采用高转速+中等进给组合（例如：3000 rpm + 0.05 mm/齿）。

3. 刀具角度选择

刀具材料：

优先选用 聚晶金刚石（PCD） 或 金刚石涂层硬质合金刀具，耐磨性最佳。

硬质合金刀具（如K10/K20）适合短期或低成本需求。

几何角度：

前角（γ）：0°~10°（减小切削力，避免纤维撕裂）。

后角（α）：10°~15°（减少刀具与工件摩擦）。

螺旋角：30°~45°（降低轴向力，抑制分层）。

刃口处理：锋利刃口（减少毛刺），但需耐磨涂层保护。

刀具类型：

铣削：2刃或4刃平头铣刀（减少径向力）。

钻削：金刚石涂层的钻头，顶角建议130°~140°。

4. 其他关键参数

切削深度：

轴向切深≤2 mm（防止层间剥离）。

径向切宽建议刀具直径的50%-70%。

冷却方式：

干切削或微量润滑（MQL），避免树脂吸水。

压缩空气冷却可有效排屑。

5. 注意事项

刀具磨损监控：碳纤维对刀具磨损极快，需定期检查刃口。

工艺优化：通过正交试验或仿真优化参数，平衡效率与质量。

纤维方向：顺纤维切削可减少毛刺，逆纤维易导致撕裂。

通过合理匹配参数和刀具，可显著提升加工表面质量并延长刀具寿命。实际加工前建议进行小批量试切验证。