JC35導(dǎo)讀：作為一種合金材料，鋼一直被認為是制造刀具夾頭和鏜桿的材料。而Suprock技術(shù)公司正在嘗試改變這種現(xiàn)狀。該公司已開發(fā)出了用復(fù)合材料制造的刀具夾頭和鏜桿原型。
　　
　　復(fù)合材料的成分構(gòu)成與金屬合金有類似之處，設(shè)計者可將不同的纖維、纖維取向和比例，以及樹脂混合在一起，以獲得所需要的材料特性。據(jù)Suprock技術(shù)公司負責人/創(chuàng)始人ChristopherSuprock介紹，該公司采用了不同類型的復(fù)合材料來制造工具，包括碳纖維、aramid纖維和玻璃纖維增強型復(fù)合材料。他說，“例如，在剛性至關(guān)重要的加工場合，可以在橫截面的大圓角處采用高濃度的碳纖維。”為提高剛性而設(shè)計的復(fù)合材料可以達到379GPa的彈性模量（與之相比，鋼的彈性模量為200GPa）。這種特性使復(fù)合材料工具能夠承受的切削力比鋼制工具幾乎大一倍，并與鋼具有相同的抗撓曲能力，從而使用戶可以增大切屑負荷。
　　
　　與鋼制工具相比，復(fù)合材料工具還有助于更有效地減輕切削加工中的振動和顫振。這是因為分散的纖維之間的聚合物結(jié)合劑能有效地衰減振動能量，并將其轉(zhuǎn)化為低水平的熱量。Suprock舉例說，“賽車和重型機械就常常采用碳纖維驅(qū)動軸，以防止傳動系統(tǒng)損壞。”
　　
　　復(fù)合材料的重量通常比鋼輕3－4倍（取決于復(fù)合材料的成分），而且，工具的質(zhì)量越輕、剛度越高，其固有頻率就越高，而這對工具非常有利，因為這意味著可以更容易地控制顫振。例如，通過提高鏜桿的固有頻率，就可以用一根長徑比為10∶1的鏜桿替代一根長徑比8∶1的鏜桿，而不會降低切削性能。也就是說，長徑比10∶1的復(fù)合材料鏜桿具有比長徑比8∶1的鋼制鏜桿更高的固有頻率。對于直徑可調(diào)的鏜桿，較高的固有頻率可顯著提高其使用性能。鏜桿重量越輕，調(diào)節(jié)直徑就越容易。
　　
　　復(fù)合材料的熱性能也對工具非常有利。復(fù)合材料的熱膨脹可以控制到幾乎為零，而且這種材料受熱時往往會收縮。例如，具有很高彈性模量的碳纖維復(fù)合材料的熱脹率數(shù)量級為-1×10-7（in./in.°F），而鋼的熱脹率數(shù)量級為6×10-6－7.3×10-6（（in./in.°F）。這就意味著，如果加工環(huán)境溫度上升，復(fù)合材料工具保持其尺寸的能力比鋼制工具好60倍，而且，其尺寸是向危害較小的方向變化——收縮而不是膨脹。
　　
　　隨著航空工業(yè)對批量生產(chǎn)的需求增加，復(fù)合材料的價格在不斷下降，而鋼價將會保持穩(wěn)定或上漲。同時，在競爭激烈的材料市場上，新的復(fù)合材料牌號也被不斷開發(fā)出來。此外，由于制造復(fù)合材料工具是采用加成工藝，因此其生產(chǎn)成本將低于加工鋼制工具（尤其是大規(guī)格工具，如鏜桿）的成本。鋼制工具的內(nèi)冷卻通道必須進行鉆削加工，并有可能發(fā)生角度偏斜（取決于工具裝配的前端形狀），而復(fù)合材料工具的冷卻液通道可在設(shè)計時就嵌入其中，并在加成制造時制作出垂直的冷卻孔，或采用一種可分解的材料來制作冷卻孔。另外，如果需要在工具上配備傳感器，可以在層壓制作復(fù)合材料時，將其預(yù)先置入工具內(nèi)部，使其成為材料的一部分。Suprock說，“例如，我們不必在鋼制鏜桿頂部增加材料，以保護傳感器，因為傳感器已植入復(fù)合材料之中了。”
　　
　　Suprock補充說，“zui終，我們的復(fù)合材料工具技術(shù)將逐步成熟，從而使復(fù)合材料工具在機械性能和物理性能上都成為超過鋼制工具的。”目前，Suprock技術(shù)公司正尋求與工具制造商合作，將這些已申請（待批）的技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品線，并尋求產(chǎn)品測試合作伙伴，對這些產(chǎn)品在實際加工中的使用性能進行試驗和改進。