复合材料加工刀具 应对复合材料的加工挑战

作者:本网编辑 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2012-11-08
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山高复合材料加工刀具拥有的多重优点使其获得了更高的市场份额.


山高复合材料加工刀具

山高复合材料加工刀具拥有的多重优点使其获得了更高的市场份额。

复合材料的特点是减轻重量;减少零部件数量,更高的强度和刚性;更好的耐冲击性和耐疲劳性、隔热和隔音性、防振和噪声衰减性;无电流腐蚀性;控制纤维方向,确定材料不同方向特性;生产复杂形状产品。

由于复合材料由两种或者多种材料糅合在一起,而且纤维的铺设方向,分层不同,所以对加工提出了更高的挑战,在加工过程中容易产生以下问题:刀具快速磨损、毛刺过大、材料分层、剩余纤维未切除、加工过热等问题。

由于复合材料的高耐磨性,刀具通常采用金刚石涂层或者PCD(聚晶金刚石)刀具切削。同时,在复合材料的加工过程中,需要锋利的切削刃,将纤维切除。金刚石涂层可以显著提高刀具寿命,但是金刚石涂层在涂层前需要刃口处理,方便涂层附着,同时金刚石涂层本身有一定厚度,所以会造成金刚石涂层刀具较不锋利,通常刃口圆角约为20μm。PCD刀具直接刃磨而成刃口,所以可以比较锋利,通常刃口圆角约为10μm。

复合材料广泛应用于航空航天、能源(风电叶片)、汽车、运动器材、医疗、游艇等行业,主要目的为材料的高强度和低密度。如常见的碳纤维,强度接近高强度钢,而其密度为2.4g/cm3,比铝合金密度还低;芳纶材料密度更低至1.3~1.4g/cm3。山高刀具提供完整的加工复合材料铣刀和钻头,分为金刚石涂层和PCD铣刀,全部为标准产品推向市场。

两种刀具的选择通常根据客户生产规模来定,如果是小批量且多品种产品加工,可以采用金刚石涂层刀具;如果是大批量定型产品,追求效率,可以采用PCD刀具。加工常见碳纤维复合材料,金刚石涂层刀具铣削线速度约为200~400m/min,而PCD刀具铣削线速度可以达到400~800m/min。

金刚石涂层铣刀分为5种:小螺旋角铣刀——减小轴向切削力,减少毛刺,可以应用于所有塑料基复合材料,并可以很好地加工高含硅铝合金;小螺旋角球头铣刀——主要用于加工材料成形,如航空起落架型面加工;左旋右旋铣刀——将材料至于螺旋角交叉处,完全抵消加工过程中的轴向切削力,从而实现最好的加工表面质量,主要用于军工行业;菠萝铣刀——采用更多的左旋齿,将材料下压,提供工装刚性,获得较好表面质量,主要用于加工碳纤维复合材料;蜂窝材料专用铣刀——锯齿状切削刃设计,锋利刃口,轻快切除,防止压倒蜂窝,主要用于加工纸蜂窝板、铝蜂窝板和钛合金蜂窝板。PCD铣刀分为3种:0°刃倾角PCD铣刀——适用于绝大多数应用的各种复合材料(包括塑料基复合材料,金属基复合材料和陶瓷基复合材料);+3°刃倾角PCD铣刀——加工过程中将材料下压,从而得到最好的上表面质量;-3°刃倾角PCD铣刀——加工过程中将材料上推,从而得到最好的上表面质量。

金刚石涂层钻头分为两种:C1钻尖设计——由两个顶点角形成,减小轴向切削力,防止分层,用于加工出口为复合材料的材料;C2钻尖设计——由180°平面顶点角和小钻尖形成,较好的断屑和排屑设计,保证孔的质量。适用于加工出口为金属材料的叠加复合材料,如碳纤维+铝合金等材料。PCD钻头为复合钻尖设计,可以加工复合材料出口材料,也可以加工金属材料出口材料,也可以实现加工芳纶孔,最好的孔面质量。山高刀具也可以根据客户要求,专门定制各种加工复合材料的刀具。

山高刀具提供完整的加工复合材料铣刀和钻头,分为金刚石涂层和PCD铣刀。

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