聚合物基复合材料包括颗粒增强（Particle Reinforced Plastics,简称PRP)和纤维增强
(Fibre Reinforced Plastics，简称FRP)两大类，其中颗粒增强类复合材料易在材料内部
产生较 大的应力集中，目前其制备技术仍处于研究阶段，应用较少。因此，以下着重
讨论FRP的 加工。
FRP的切削加工特点
①切削温度高FRP切削层材料(纤维），有的是在拉伸作用下切除，有的是在剪切弯曲
联合作用下切除。纤维的抗拉强度较髙，要切断需要较大的切削功率，加上粗糙的纤
维断面与 刀具摩擦严重，生成了大量切削热，FRP的导热系数比金属要低1?2个数量
级，因而在切削 区会形成高温。
②刀具磨损严重、耐用度低切削区温度高且集中于刀具切削刃附近很狭窄区域内，纤
维的弹性恢复及粉末状的切屑又剧烈地擦伤切削刃口和后刀面，故刀具磨损严重，耐
用度低。
③产生沟状磨损用烧结材料(硬质合金、陶瓷、金属、金属陶瓷）作刀具切削CFRP时
， 后面有可能产生沟状磨损。
④产生残余应力加工表面的尺寸精度和表面粗糙度不易达到要求，容易产生残余应 力
，原因在于切削温度较高，增强纤维和基体树脂的热膨胀系数差别太大。
⑤要控制切削温度切削纤维增强复合材料时，温度高会使基体树脂烧焦、软化，有机
纤 维变质，因此必须严格限制切削速度，控制切削温度。同时使用切削液要慎重，以
免材料吸人 液体影响其使用性能。
FRP的孔加工和切割加工
1)孔加工
在纤维复合材料构件的连接中，机械连接占据着重要的地位。因此，当复合材料构件
装配 时，需加工出成千上万个紧固件孔，紧固件孔不仅数量多、质量要求高，而且难
度大，是复合材 料加工中最难的加工工序之一。由于复合材料层合板的主要特点之一
是层间剪切强度低，这 使得钻孔中轴向力容易产生层间分层，如不加以防范，就会导
致昂贵的复合材料构件的报废。 复合材料制孔的另一个主要问题是碳纤维材料质点的
硬度高，与高速钢的硬度相当，因此对刀 具的磨损十分严重，刀具耐用度很低。
我国现有材料、工艺条件下的制孔质量标准如下：
①表面层没有分层，孔人口处不应有分层，孔边缘毛刺应清除；
②沉头窝与孔的同轴度不大于0. 08 mm；
③孔壁损伤允许范围深0.25 mm，宽0. 33 mm，长度不超过孔或沉头窝圆周长的
25%;
④孔出口边缘与孔夹层边缘毛刺必须清除；
⑤孔出口边损伤有一定允许范围。
FRP的孔加工具有如下特点：
①钻头的磨损形态钻削实验证明，无论高速钢钻头还是硬质合金钻头，不论加工哪种
FRP,磨损都从钻心向外缘加大，且多发生在后刀面和横刃处，尤以后刀面磨损为大。
②钻削扭矩和轴向力无论用高速钢钻头还是用硬质合金钻头，对GFRP和CFRP钻孔 时
，扭矩均随钻孔数的增加而增大，钻孔数达到一定数量时扭矩增大趋于平缓，而轴向
力则不 同。钻GFRP时轴向力变化规律与扭矩变化规律相近，而钻CFRP时，轴向力一
直随钻孔数 的增加而急剧增大。切削速度和进给量也影响扭矩和轴向力，％增加时扭
矩略有减小，轴向力 基本不变；进给量增加时扭矩先减小然后再增大，轴向力增大。
③表面粗糙度加工CFRP时，％对疋的影响不大，原因在于碳纤维的导热系数比玻璃
纤维大的多，又富于柔软性；进给量对艮的影响不大，除了前面的原因外还因为切削
温度不 高。加工GFRP时增大札显著增大，原因在于％高，切削温度高，树脂可能分
解软化使玻 璃纤维露出，使加工表面变得粗糙;进给量加大，刀具与被切材料间接触
时间减少，切削热促使 树脂分解的可能性减少，所以民减小。
孔的钻人、钻出处易产生层间剥离和毛刺，孔壁表面粗糙。强韧的碳纤维难于切断，
就会 在钻人时由钻头外缘转角部位向上拉出纤维，钻出时又把纤维向下拉，经拉伸变
形的纤维不是 靠主切削刃而是靠副切削刃切断,这样就有可能把纤维从材料层中剥离
出来，这就是层间剥离 现象，也是FRP应力集中、龟裂和吸湿的根源，必须设法解决
。为提高FRP的钻削效果，可采 用如下措施：
①应尽量采用硬质合金钻头修磨钻心处螺旋沟表面，以增大该处前角，缩短横刃长度
为原来的1/2?1/4，降低钻尖高度，使钻头刃磨得越锋利越好；主切削刃修磨成双重
顶角型 式，以加大转角处的刀尖角，改善该处的散热条件；在副后面(棱带）的3?5
mm处向后加磨副 刃后角3°?5°,以减小与孔壁间的摩擦;修磨成三尖两刃型式，以减小
轴向力。
②在切削用量选择上，尽量提高切削速度（％ = 15?50 m/min)，减小进给量
（为0. 02?
07 mm/r)，特别要控制出口处的进给量以防撕裂和分层，也可加金属或塑
料支承垫板。
③钻KFRP时，用Rocklinizing耐磨涂层钻头，每个钻头钻孔数约为髙速钢钻头的35 倍
，每孔费用仅为高速钢钻头的0. 6倍；
④用钎焊或机械夹固烧结金刚石钻头，钻CFRP效果更好，只是刃磨困难些；
⑤机械钻；FRP时所用钻头常用粒度小于1 Mm的碳化钨制成，钻头转速1. 5?3 m/s。
快 速钻透时，压力要小。钻KFRP最好用平头钻，可使孔边飞毛少，使用一般钻头时
，背面一定 要衬垫牢固，垫材可用胶木。也可在复合材料两面附有撕离层，如玻璃布
、压敏胶带等，钻孔后 再撕去。钻头转速为2 500?3 500 r/min,应加水润滑。钻
BFRP(硼纤维增强复合材料）最好
用浸涂金刚砂的钻头,进钻速度0.14?0.08 mm/So GFRP用涂有二硼化钛的钻头，寿命
可大 大延长。钻CFRP最好使用金刚石钻头，背面需要垫板，也可在两表层各附一层
玻璃布撕离 层。钻头钻削一定数目的孔后需要重新打磨。
⑥超声波钻FRP可大大提高金刚石钻头寿命。钻头嵌有（或烧结）金刚石，钻削时用
水 冷却。
2)切割加工
FRP零部件生产中切断也是主要加工工序。常用的切割方式有机械切割、高压水切割
、 超声波切割和激光切割等。机械切割工具包括砂轮片及各种锯等，其刀具转速和进
刀量要根 据板材厚度和切割方法来确定。高压水切割的特点是切口质量高、结构完整
性好、速度快。激 光切割的特点是切缝小、速度快、能节省原材料和可以加工形状复
杂的工件。