玻璃纤维复合材料具有密度低、硬度高、强度高的优点，但该材料难以切削加工，导热性差，刀具磨损严重，加工效率不高，切削条件恶化。本文以树脂基玻璃纤维复合材料为例，对如何选择刀具切削加工玻璃纤维进行探讨。

　　1.玻璃纤维简介

　　玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，用于制作玻璃纤维板、玻璃纤维管、玻璃纤维棒材、风电叶片等。

　　2.玻璃纤维的特性：

　　玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。但性脆，耐磨性较差。用来制造增强塑料或增强橡胶，作为补强材玻璃纤维具有以下特点：

　　(1)拉伸强度高，伸长小(3%)。

　　(2)弹性系数高，刚性佳。

　　(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。

　　(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。

　　(5)吸水性小。

　　(6)尺度安定性，耐热性均佳。

　　(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。

　　(8)透明可透过光线。

　　(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。

　　(10)价格便宜。

　　(11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠。

　　3.树脂基玻璃纤维切削加工难点

　　树脂基玻璃纤维复合材料俗称“玻璃钢”，由含量80%左右的玻璃纤维在含量20%左右的树脂基体上相互缠绕成形的，虽然是非金属材料，然而，这种有机复合材料的强度和硬度很高，大于45#钢，而密度很低。

　　树脂基玻璃纤维复合材料是有机物，导热性很差，仅为钢料的1/175-1/450，因此在切削过程中会产生大量的切削热，使得刀具总是处在高温状态，影响刀具的使用寿命;另外，材料中的玻璃纤维组织一般是玻璃布、带、毡、纱等，不利于刀具的切削，产生强烈的磨料作用，对刀具损伤严重。而且由于这种层压材料缠绕成型杂乱无章，组织不均匀，切削加工玻璃纤维时容易发生脆性脱落等现象，加工成型易出现废品。

　　4.玻璃纤维切削加工刀具选择

　　在树脂基玻璃纤维复合材料的切削加工过程中，影响刀具寿命的因素同金属材料切削一样，主要有切削热、摩擦和刃口的切削压力，而树脂基玻璃纤维复合材料中硬的质点玻璃纤维，类似于砂轮中的磨料，对刀具进行研磨，使刀具磨损加快，切削条件恶化。而且由于某些特殊零件要求，切削加工中不能使用冷却液，这给切削加工带来更大的难度。

　　(1)硬质合金刀具。如YT758材质，在用这种刀片切削加工玻璃纤维零件的外圆时，刀具磨损严重、零件外表面粗糙有撕裂痕迹。切削过程中需将刀头拆下磨刀才能继续切削，刀具手工刃磨一次只能车削一刀，这样每切削一个零件需要磨刀、对刀2~3次，如果刀具不锋利时进行切削，则会造成工件外表面有撕裂痕迹。甚至产生过多热量烧伤工件，致使工件报废。用这种刀具切削生产效率低，操作者的劳动强度大，对操作者的要求也高，质量也不稳定，不能满足产品的批量生产要求。

　　(2)涂层硬质合金刀具。这种刀具表面为金黄色TiN涂层的硬质合金，可以降低刀片表面的摩擦系数，增加刀具的耐磨性。但在以与硬质合金刀具相同的切削参数进行加工时，加工完一刀后发现刀片涂层已严重磨损，零件外表粗糙并有撕裂痕，显然这种刀具不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要求。

　　(3)金刚石刀具。CDW010材质聚晶金刚石(PCD)是以硬质合金为基体结合的镶尖刀片具有良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能。刀具十分稳定，切削加工玻璃纤维零件表面光洁度良好，加工后的零件光洁度不用砂布抛光就能达到要求，大大减轻了操作者的劳动强度，同时刃磨刀具、抛光等辅助时间也大大减少，降低了加工成本。

　　与硬质合金相比，其硬度高3～4倍，耐磨性和寿命提高100余倍，同时刀具的刃口非常锋利，摩擦系数小，适合有色金属和非金属材料的加工。

　　5.玻璃纤维加工切削参数推荐

　　切削速度越快，则加工表面质量越好，同时切削效率也高。但切削速度增加会使切削温度明显升高，加之玻璃纤维复合材料热导性差，致使刀具长时间处于高温状态，刀具磨损严重，寿命降低。换刀不仅增加成本，而且使生产辅助时间增加，生产率反而下降，因此切削速度不宜过高。

　　在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中，使用聚晶金刚石刀片，并按合理的切削工艺参数进行加工，可以稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削工艺，提高加工效率，降低了加工成本，提高零件的加工质量。

　　6.玻璃纤维典型应用之风电叶片刀具方案

　　采用玻璃纤维增强复合材料的风电叶片，无论从性能方面、还是耐磨性、耐高温性、抗腐蚀性方面都比传统的铝材、钢材、木材之类的好很多，深受风电行业的欢迎。复合材料的风电叶片尺寸比传统叶片大很多，叶片长度的增加，同时考虑刀叶片的质量，由于叶片的材料大部分采用轻型玻璃钢的纤维材料，叶片的形状呈现出翼面的，满足大尺寸下轻重量的要求，玻璃纤维材质在价格合理，能降低整个发电力风力发电机组的成本，被广泛应用。由于玻璃纤维材质的上述加工特点，加工玻璃纤维风电叶片用金刚石刀片刀具方案如下：

　　(1)风电叶片铰孔刀片：叶片根部加工(轴向孔和径向孔)用CDW010材质WCMA带孔PCD刀片WCMT06T3，WCMT0905

　　(2)风电叶片铣刀片：叶片根部被锯切后，表面不太平整，需要应用金刚石铣刀片对风电叶片根部端面进行铣削加工，CDW010材质SEHT1204和SPMT16T4铣刀片。

　　(3)风电叶片钻孔刀具：金刚石电镀铰刀

　　(4)风电叶片锯切刀片：金刚石锯片