復(fù)合材料被廣泛地應(yīng)用到許多領(lǐng)域弱左,如航空呛营、航天望泪、能源帜浇、建筑辨蓄、船舶等,在飛機(jī)制造業(yè)的應(yīng)用中尤為突出项茸,復(fù)合材料應(yīng)用的多少已經(jīng)成為飛機(jī)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志祠乃。由于復(fù)合材料性能(重量輕,耐高溫兑燥,破損安全性高亮瓷,機(jī)械強(qiáng)度、邊緣強(qiáng)度好降瞳,耐化學(xué)腐蝕等)的不斷提高嘱支,飛機(jī)上大型的翼盒壁板、蒙皮力崇、固定前后緣斗塘、中央翼、內(nèi)外襟翼亮靴、各種各樣形狀的長桁馍盟、梁、肋等零件均可被設(shè)計為復(fù)合材料零件茧吊。這些零件多采用碳纖維贞岭、芳綸纖維、蜂窩芯等材料搓侄,經(jīng)成型完工后瑞蓉,邊緣都帶25~50mm的余量予乏,好多零件上都需加工出不同數(shù)量的裝配孔、定位孔或開口梯撰,這些邊緣余量蟹游、各種孔、開口怎体,都需要用精準(zhǔn)的數(shù)控加工設(shè)備完成蔓捡。
加工機(jī)床選用
根據(jù)碳纖維、芳綸纖維愚缔、蜂窩芯材料的性能特點(diǎn)擦灸,切割、鉆孔必須選擇主軸轉(zhuǎn)速在8000r/min以上的數(shù)控機(jī)床垛淮,大部分為風(fēng)冷冷卻(碳纖維零件可采用水冷)剂撑。對于平板類零件,一般選用真空平臺吸附加工根适。曲面類零件苞毡,一般采用帶真空吸附的銑切工裝。
下面介紹一種配備柔性夾具的機(jī)床继谚,此機(jī)床主要優(yōu)點(diǎn)是便于對各種形狀的大型復(fù)合材料零部件(玻璃纖維仰楚、碳纖維、芳綸纖維犬庇、Nomex蜂窩芯僧界、鋁蜂窩芯等)的大批量邊緣銑切、制孔臭挽、開口等捂襟,生產(chǎn)效率高,經(jīng)濟(jì)效益顯著欢峰。真空吸盤式柔性夾具系統(tǒng)是一種根據(jù)數(shù)控鉆銑床發(fā)展起來的配套裝夾系統(tǒng)葬荷,該系統(tǒng)的主要功能是可在三維空間將彎曲的工件按照預(yù)先設(shè)計的程序固定好,工件由在TORESMILL龍門設(shè)備的工作區(qū)域內(nèi)的真空吸盤固定纽帖。
加工刀具的選用
眾所周知宠漩,金屬零件加工時傳熱快,易成屑懊直,并且可以使用冷卻液來降低刀具及加工部位的熱量扒吁,大量的切屑帶走熱量;而復(fù)合材料尤其是層壓零件加工時難成屑旱醉、導(dǎo)熱慢邀耽、加工部位熱量高,刀具易磨損敬育,這對加工復(fù)合材料的刀具平葡、工藝方法要求很高崭守,完全不同于普通機(jī)械加工,其最大的難點(diǎn)是加工時材料容易分層宗而、起毛浙辫、拉絲,通常加工后產(chǎn)品表面粗糙度很差攻躏。而且苫颤,復(fù)合材料零件價格昂貴,數(shù)控加工是它的最后工序奏散,一旦出現(xiàn)問題將前功盡棄,且損失慘重噩拼。因此剩喧,選擇合適的機(jī)床、加工方法世吨、加工參數(shù)對復(fù)合材料零件的加工質(zhì)量尤為重要澡刹。由于復(fù)合材料硬度大,對刀具磨損嚴(yán)重耘婚,其加工刀具一定要特別鋒利罢浇、耐磨,保證加工中少換刀沐祷。
1.碳纖維加工
碳纖維零件分為2種嚷闭,一種材料為碳布,另一種為碳帶赖临,碳帶比碳布在加工中更易分層胞锰。
1)鉆孔。
在金屬零件的鉆孔工藝過程中兢榨,材料在厚度方向?yàn)橐粋€均勻的整體嗅榕,不容易分層或起毛;而碳纖維零件屬多層結(jié)構(gòu)吵聪,在材料的厚度和水平方向力學(xué)性能相差甚遠(yuǎn)凌那,所以鉆孔時,出刀部位容易產(chǎn)生分層和起毛現(xiàn)象嫌盲,這時對刀具提出更高的要求董记,從結(jié)構(gòu)上來講,鉆頭采用三尖兩刃或兩尖兩刃形式赐赁,鋒利的三尖可先將碳纖維層劃斷蠕蹋,兩刃對孔壁起到修補(bǔ)的作用,所以使用這種刀具效果特別好画眯。
2)邊緣阔渔、開口切割务囤。
小型、薄壁碳纖維零件邊緣的切割一般采用整體硬質(zhì)合金滾花銑刀您风,大型幅挂、壁厚(5mm以上)的碳纖維零件邊緣的切割采用鑲金剛石銑刀或帶各種涂層的整體硬質(zhì)合金滾花銑刀。
邊緣参攻、開口切割主要是解決起毛和分層的問題腺帽,使用刀具的刃部,滾花結(jié)構(gòu)形式的銑刀髓绽,由于有好多鋒利的小切削刃敛苇,有效限制了每一層在厚度方向的運(yùn)動和撕裂,有效防止起毛和分層顺呕。鑲金剛石銑刀以其鋒利的刀刃枫攀,在使用高轉(zhuǎn)速的情況下,迅速切除材料株茶,保證碳絲不被拉出而分層起毛来涨。
2.芳綸纖維
芳輪纖維目前是復(fù)合材料中機(jī)械加工最難的材料,特別容易分層启盛、起毛蹦掐。選用的刀具不合適,會使切割后的邊緣分層僵闯、起毛卧抗、燒焦等。
3.蜂窩芯零件
由于蜂窩結(jié)構(gòu)的特殊性鳖粟,使其切削性差颗味,在加工中易出現(xiàn)撕裂、壓塌牺弹、芯格變形鹃改、毛刺、外形缺損等缺陷砸新,在加工中刀具易磨損侦萍,因此,刀具的結(jié)構(gòu)拿奥、切削性能非常重要均壳。
通過以上所述刀具材料的選擇以及加工中應(yīng)注意的事項(xiàng),可以很好地完成這些復(fù)合材料零件的數(shù)控加工母滤。但復(fù)合材料的范圍很廣泛拔翠,各種材料由于其結(jié)構(gòu)和性能不同,其加工所使用的刀具及其結(jié)構(gòu)城砖、所使用的參數(shù)各不相同翅窥,在好多方面我們還應(yīng)努力研究與摸索圣钝,制造出更好的復(fù)合材料零件。
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