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复合材料加工难?那是在你遇到我之前!

 百科汇652 2016-08-03


        难加工材料,无论哪个国家都没有一个具体的工业标准。


        那么怎样的材料才算是难加工材料呢?简单表示请见下图。

 



        机械加工中、需要有适当的“硬度”和“脆性”,在此范围以外的所有领域都被称为“难加工材料”。


        难加工材料无法用一句话来概括、如上图的不管在哪个领域,全都是不同的材料。


        例如又粘又软的难加工材料代表是纯铁和纯铜等,又例如又粘又硬的难加工材料代表是耐热合金和耐腐蚀钢等。而硬质合金工具的原料的特殊粉末冶金材质则是又硬又脆的难加工材料代表。


        近年来出现了按此分类的材料、在民生领域中被广泛使用。


        那就是复合材料。复合材料就如同字面意思那样,是将2个以上不同特性的材料复合在一起,并获得过去没有的卓越机械性能。


        其代表是纤维强化复合材料(FRP)。作为被强化的碳素纤维C-FRP具有非常卓越的机械性能,从航空宇宙到汽车、再到运动用品,可在非常广泛的领域中使用。


碳素纤维强化材的构造与加工上的问题


        碳素是在致密组织的纤维状中加工,具有分量轻、卓越的机械性能(高比强度、高比弹性率等)与碳素本身的优越性能(如导电性、耐热性、地热膨胀率、化学稳定性、自给润滑性以及高热传导性等)的一种材料。这种碳素纤维编织成布状并与热硬化性树脂粘结,将卓越强度的碳素纤维与树脂优越弹性变形性的树脂合并出碳素纤维复合材料。

 

        碳素纤维的布与布之间、纤维与纤维之间,嵌入热硬化性树脂,与他们相结合在一起。如上图所示、碳素纤维是X方向、那么Y方向也具有同等强度并互相交错在一起。这种纤维在刃具45°以下的角度中是非常难切断、并不能很整齐的切断。另外、在加工时由于热量高还会与树脂融合,依据这些原因碳素纤维将失去结合力那么其材料的强度也会急剧下降。


        所以、市场上对于具有良好的锋利度并能保持长久锋利度的工具的需求就指日可待。小编今天就向各位金粉推荐几款刀具,相信它们可以让复合材料加工不再是难题。


山高

JPD890 PCD焊片立铣刀


  来自瑞典的山高刀具是全球切削刀具的领袖之一,在航空复合材料切削方面有着独特的技术优势,其代表性产品JPD890 有多种剪切角的PCD焊接立铣刀,先看一段加工视频:


请在wifi下观看视频▼


特性:

  包含正剪切角的JPD891,零度剪切角的JPD890,负剪切角的JPD892,提供选择

  内冷却通道

  采用多晶金刚石,切削刃锋利,硬度高

  适用于侧铣,槽铣及中心切削

  可修磨多次(视磨损情况而定)


优势:

  零件表面质量极佳且产生较少的切削热量

  出色的耐磨性,刀具寿命更长

  精度高,减少后续加工的需求


加工案例1:

  零件:测试件

  材料:碳纤维复合材料

  机床:Hermle C30V

  润滑:无,仅使用空气辅助排出切屑

  加工:侧铣

  检测标准:可视面分层<1mm

  刀具:JPD890100E2S.0Z2A

  切削参数:Dc=10mm ; Zn=2 ; ap=6mm ; ae=1mm ; vc=470m/min ; fz=0.05mm

  结果:分层<0.2mm


加工案例2:

  零件:测试件

  材料:碳纤维复合材料

  机床:Hermle C30V

  润滑:无,仅使用空气辅助排出切屑

  加工:槽铣

  刀具:JPD890100E2S.0Z2A

  切削参数:Dc=10mm ; Zn=2 ; ap=6mm ; ae=10mm ; vc=470m/min ; fz=0.05mm

  结果:分层<0.2mm

山高JPD890 PCD焊片立铣刀

京瓷

“Vein-Endmill”、“S-PCD Drill”


螺旋刀刃构造的PCD工具“Vein-Endmill”、“S-PCD Drill”:


        由于碳素纤维非常硬,使用硬质合金工具容易产生磨损,切削锋利度变差,这是由于刀具强度下降的原因。即使利用在硬质合金工具中加入金刚石涂层也会引起刀尖变圆导致切削锋利度低下。另外,不利用涂层,即使利用PCD焊接的立铣刀,为了形成直线切割刃构造,切削阻力增大后则无法达到高进给的效果。


  由此京瓷开发出利用PCD来制造螺旋刃构造技术,并将其商品化。利用PCD工具,实现了媲美硬质合金工具同样的构造,让无法实现直线切割刃构造的PCD工具媲美硬质合金工具的高进给加工成为可能!相对于以往必须在主体部位焊接PCD的做法,现在利用“Vein-Endmill”、“S-PCD Drill”的方式,将主体和PCD一体成型,组成螺旋刀刃构造也成为了可能。  


 

        京瓷的“Vein-Endmill”、“S-PCD Drill”为提供C-FRP加工革新局面。


加工案例

        飞机零部件

        【刀具】“vein endmill” φ12.7

        【加工参数】n=18,000min-1←n=3,000min-1(PCD焊接型)

                    fz=0.17mm/tooth←fz=0.025mm/tooth(PCD焊接型)


请在wifi下观看视频▼


金属加工原创,转载请注明。

编辑:Sonya

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