机加工业中，不同材料对加工刀具的要求不一样，许多难加工材料都要求选用超硬刀具来加工，因此对加工刀具的选择至关重要。玻璃钢复合材料的优点是密度小、硬度高、强度高，但这种材料切削加工困难，导热性能差，刀具磨损严重，效率低下，切削条件恶化。结合树脂基玻璃钢复合材料的实例，对金刚石PCD刀具切削加工中玻璃纤维的选用问题进行了探讨。
1.玻纤简介。
玻纤是一种性能优良的无机非金属材料，其种类多种多样，具有良好的绝缘性、耐热性、耐腐蚀、机械强度高，缺点是易碎，耐磨损。在复合材料中，玻璃纤维是一种常用的增强材料，主要用于制造玻璃钢、玻璃钢、玻璃钢、风力发电叶片等。
2.玻纤特征：
玻璃钢具有耐高温、不燃、耐腐、绝热、隔音、拉伸强度高、电绝缘性能好。但是性脆，耐磨损差。用于制造增强塑料或增强橡胶，作为强化材料的玻璃纤维有如下特点：
(1)抗拉强度高，延伸率低(3%)。
(2)高弹性系数，刚性好。
(3)在弹性范围内，延伸量大，拉伸强度高，故吸收冲击能大。
(4)为无机纤维，具有良好的不燃和耐化学性。
(5)吸水少。
(6)尺寸稳定性好，耐高温性能好。
(7)加工性能优良，可制成不同形状的股、束、毡、织等产品。
(8)透光透射。
(9)开发了具有良好的树脂附着力的表面处理剂。
(10)价格低廉。
(11)不容易燃烧，在高温下可以熔化成玻璃颗粒。
3.树脂基玻纤切割的加工难点。
树脂基玻璃纤维复合材料俗称“玻璃钢”，由含量约80%的玻璃纤维缠绕在树脂基体上，尽管含量约为20%，但这类有机复合材料虽属非金属材料，但其强度和硬度均高于45#钢，但密度较低。
本发明的树脂基玻纤复合材料是有机质，导热性能极差，只有钢的1/175-1/450。所以，切削加工过程中会产生大量的切削热，使刀具始终处于高温状态，影响刀具寿命；此外，物料内玻璃纤维组织通常为玻璃布、带、毡、纱等，不利于刀具的切削，产生强烈的研磨效果，严重损坏刀具。并且由于这类叠层材料缠绕成型混乱，组织不均匀，玻璃纤维切削加工时容易发生脆性脱落等现象，加工成型后容易产生废料。
4.玻璃钢切削加工刀具的选择。
塑料基玻纤复合材料在切削加工过程中，与金属材料切削时一样，对刀具寿命的影响因素主要是切削热，摩擦力及切削力，而树脂基玻纤复合材料中坚硬的质点玻璃纤维，与砂轮中的磨粒相似，工具研磨时，刀具磨损加速，切削状况恶化。另外，由于某些特殊零件的要求，冷却剂在切削过程中不可使用，这给切削加工带来了更大的困难。
(1)硬质合金刀具。例如YT758材料，用此刀片切削加工玻璃纤维零件的外圆时，刀具磨损严重，外部表面粗糙，有划痕。在切割过程中，必须将刀头拆下磨刀才能继续切削，刀具手刃一次只能车削一刀，这样每切一个零件就需要磨刀2~3次，如果刀具不锋利的话，刀具就会被切掉。即使有过多的热量灼伤工件，也会导致工件报废。使用此种刀具切削加工效率低，操作人员劳动强度大，对操作人员要求高，质量不稳定，无法满足批量生产的要求。
(2)镀层刀具。本实用新型采用金属化镀层硬质合金，可降低叶片表面摩擦系数，提高刀具的耐磨性。然而，当用硬质合金刀具加工相同的切削参数时，一次加工后发现刀片涂层已严重磨损，表面粗糙，且有撕裂痕迹，显然不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要求。
(3)钻石刀。CDW010材料聚晶金刚石(PCD)是与硬质合金相结合的镶尖刀，具有较好的抗冲击、抗弯曲和抗振动能力。本实用新型具有很好的稳定性，对玻纤零件进行切削加工，加工后的零件光洁度可达要求，大大减轻了操作人员的劳动强度，同时可大大减少刀具、抛光等辅助时间的使用，降低了加工成本。
硬度比硬质合金高3~4倍，耐磨性能和使用寿命提高100倍以上，刀刃锋利，摩擦系数小，适用于有色金属及非金属材料的加工。
5.加工玻纤的切割参数推荐。
随着切割速度的提高，加工表面质量的提高，同时提高了切割效率。但是，提高切割速度会使切削温度明显提高，而玻纤复合材料的热导率较低，导致刀具长期处于高温状态，刀具磨损严重，寿命下降。更换刀具不仅增加了成本，而且使生产辅助时间增加，生产率反而下降，所以切割速度不宜过高。
切削过程中，采用聚晶金刚石刀片，并按适当的切削参数加工树脂基玻璃纤维复合材料，可稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削加工，提高加工效率，降低加工成本，提高加工质量。
6.风力发电叶片刀片的典型应用方案。
用玻纤增强复合材料制造的风能叶片，无论是在性能上，还是在耐磨、耐高温、抗腐蚀等方面均优于传统的铝材、钢、木等，受到风电行业的欢迎。复合式风力发电叶片尺寸较常规叶片大，且叶片长度增加，同时考虑了刀片质量，刀片的材质大多采用轻质纤维材料，叶片呈翼面状，满足了大尺寸轻重量要求，玻璃钢材料在价格上比较合理，可以降低全发电力风力发电机的成本，得到了广泛的应用。鉴于上述玻纤材料加工工艺的特点，对风力发电叶片金刚石刀片的加工方案如下：
(1)风力发电叶片铰孔刀片：叶根(轴向和径向)的加工采用CDW010材料WCMA带孔PCD刀片WCMT06T3,WCMT0905。
(2)风力发电叶片铣刀片：叶片根部被锯切后，表面不够平整，需采用金刚石铣刀对风力发电叶片根部端面进行铣削加工，即CDW010材质SEHT1204和SPMT16T4铣刀。
(3)风力发电叶片钻机：金刚石电镀铰刀。
(4)风力发电叶片锯片：金刚石锯片。
上面介绍了金刚石PCD刀具切削加工玻璃纤维的有关内容，指出加工刀具的选择对加工工件质量有很大影响，好的刀具不仅可以降低成本，提高效率，而且可以有效降低废品率。但愿上面能对读者有所帮助。
