隨著各行業(yè)對材料輕量化和卓越性能的追求，西安碳纖維板及其復合材料的應用越來越廣泛，目前還沒有大批量應用的原因主要是成本和生產(chǎn)效率的問題。而成本主要是材料成本和批量化成型加工成本，如何高速、高效大批量生產(chǎn)高質量、低成本的碳纖維復合材料，減少材料浪費，已經(jīng)成為業(yè)內的共識。

1 碳纖維的加工難點

碳纖維增強復合材料（CFRP）在加工過程中，基體和纖維存在較為復雜的內部相互作用，使其物理特性與金屬有較大區(qū)別，CFRP密度遠小于金屬，而強度大于絕大部分金屬。因為 CFRP 的不均勻性，在加工過程中往往會出現(xiàn)纖維拉出或基質纖維的脫離；CFRP 具有較高的耐熱性和耐磨性，使其在加工過程中對設備的要求較高，因為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量切削熱對設備磨損較為嚴重。

同時，其應用領域的不斷擴展，要求也越來越細膩，對材料適用性做出要求，對CFRP 的質量要求也越來越苛刻，也致使加工成本上浮。

2 加工原理

纖維取向

纖維取向在 CFRP 工件和刀具接觸面的相互作用中會產(chǎn)生重大影響，切屑形成和纖維取向密切相關。CFRP 工件和刀具接觸面的斷裂是由刀尖所施加的壓力導致的。在多種纖維取向方面，共有3 種切削機理：

（1）纖維的斷裂沿著纖維和基體接觸面的方向，即纖維取向是0°。

（2）刀具剪切時方向垂直于纖維軸，纖維取向為75°。

（3）纖維取向為 90°甚至負角度，纖維方向角度 30°、60°、90°是.關鍵的方向，它們會導致大的切削力和集中磨損及工件破壞，通過增加刀具后角值可以有效地減小進給推力。

切削熱

CFRP 的切削過程是碳纖維斷裂和基體材料去除的復雜過程，工件和切削刀具之間摩擦升溫，甚至引起刀具高溫軟化或分解。CFRP 導熱性較差，所以在切削過程禁止使用冷卻液，致使產(chǎn)生的切削熱不能快速散出，從而將熱量傳到切削刀具上，加劇了切削設備的磨損，使其使用壽命大打折扣，同時使工件的表面熱量更加劇，影響復合材料表面成型，降低了復合材料使用中的性能。

復合材料切削熱的研究主要集中在切削溫度的測量方法上，國內外很多學者采用紅外測溫儀、熱像儀或者埋入熱電偶等方式對碳纖維復合材料的切削溫度進行測量研究。

刀具磨損機理

CFRP 屬于難加工材料，主要原因是其對刀具的磨損非常迅速。加工進程中對刀具的磨損機理為：工件在刀具上被加工時，二者表面接觸大，在加工過程中，長期的磨損，震動，使刀具上的硬質顆粒偶有脫離，從而形成了所謂的刀具磨損。

磨損類型大致可分為刀具破壞和磨損，按照磨損的位置不同，磨損又可分為刀尖磨損、刀具側面磨損、刀具邊緣破壞和邊緣磨損。

西安加固工程影響刀具磨損的因素有很多，主要包含：加工工藝參數(shù)、刀具幾何形狀和材料等。在 CFRP 切削過程中，工藝參數(shù)（如切削速度、進給速度、纖維取向等）會顯著地影響刀具磨損。一般而言，切削速度增加會加劇側面磨損。刀具幾何形狀和材料對加工表面、切屑形成、切削力和刀具磨損有著顯著的影響。