隨著新一代碳纖維增強塑料（CFRP）和層壓材料向更輕、更強發(fā)展，性能不斷提高殷感，其在滑雪板、網(wǎng)球拍感戴、軍用飛機和汽車等各個領(lǐng)域中的地位日漸突出。有人在《復(fù)合材料技術(shù)》2010年12月刊上撰文預(yù)言赵腰，“沒有其他技術(shù)可以超越碳纖維增強塑料都癣，幫助汽車制造商更快地實現(xiàn)輕量化的目標谐歪。”

　　作為一種工件材料瓶逃，其由來已久的主要挑戰(zhàn)是如何提高制造工藝束铭，尤其是機加工。雖然應(yīng)用于機身或輪船框架性能優(yōu)異厢绝，但各類纖維增強環(huán)氧樹脂契沫、聚酯和乙烯基塑料，硬度高昔汉，難切削懈万，并且不能容忍加工過程中的一點點異常偏差。且預(yù)加工附加值高靶病，更不允許廢品的產(chǎn)生会通。

　　慶幸的是，新一代專用刀具紛紛涌現(xiàn)娄周，解決了各類復(fù)合材料的最常見加工需求涕侈。例如，伊斯卡聚晶金剛石（PCD LINE）系列鉆頭和銑刀加工覆蓋面寬煤辨，是經(jīng)過實踐驗證的復(fù)合材料加工刀具裳涛。既有適合加工以鋁合金為底層的較厚材料的鉆頭，也有適合加工以碳纖維增強塑料為底層的較薄材料的鉆頭侥锨。還提供一系列組合刀念焙，如埋頭螺釘孔組合鉆頭、鉆鉸刀逐茄、槽銑刀以及組合鉆銑刀剑碌。其他的產(chǎn)品不勝枚舉≌庞颍可以說孟溯，從增強復(fù)合材料首次問世至今，第一次蚪录，您可以隨時找到一款不折不扣的高性能刀具應(yīng)對任何想象得到的復(fù)合材料加工任務(wù)呜款。

　　目前復(fù)合材料切削的首選刀具解決方案是，采用整體硬質(zhì)合金為基體粤街，薄的PVD金剛石（PCD）涂層剩症、釬焊PCD刀片或在切削刃處燒結(jié)PCD。在實際針對各種先進復(fù)合材料的成千上萬應(yīng)用中职颜，伊斯卡的上述刀具比大部分其他同類產(chǎn)品（也包括CVD金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具）都要出眾胞饭。材料越硬，增強纖維的密度越高，工藝改進的余地也就越大躬它。

　　原因是顯而易見的腾啥。僅從刀具的角度而言，整體硬質(zhì)合金刀具具有保證工件尺寸精密公差冯吓、位置公差以及表面光潔度所必需的剛性和尺寸精度倘待。整體硬質(zhì)合金也使得切削幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為可能，這樣可以減小切削力组贺、切削熱凸舵、未切削纖維、杯突失尖、拉絲啊奄、起毛等問題以及可更好地控制切屑。

　　薄的PVD金剛石（PCD）涂層（應(yīng)用于整體硬質(zhì)合金刀具或PCD刀片）使切削刃耐磨性更高雹仿，從而保障在較長的加工周期內(nèi)刀具保持原有的幾何結(jié)構(gòu)增热。奧秘在于實現(xiàn)PVD的金剛石（PCD）薄涂層。它們不僅提供金剛石的耐磨性胧辽，而且有利于保持硬質(zhì)合金刀具加工的理想切削幾何結(jié)構(gòu)嗤矾。相比之下，CVD（化學(xué)氣相沉積）涂層方式不可避免地形成了較厚的金剛石涂層悄锈，不利于幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化拒牡。

　　主流復(fù)合材料加工刀具

　　如前所述，整體硬質(zhì)合金基體金剛石增強鉆頭已被證明非常成功菌渐。因為它們在加工復(fù)合材料時随去，能保持比普通整體硬質(zhì)合金刀具更長久的鋒利狀態(tài)。

　　目前市場上有四種金剛石增強刀具適合加工復(fù)合材料：

　∨蕖⑴. CVD金剛石涂層硬質(zhì)合金– 兼具金剛石的高耐磨性扔泵，硬質(zhì)合金刀具的尺寸精度的優(yōu)點。缺點是涂層較厚力浅，可能降低切削刃的鋒利性闭厕，甚至使得切削刃偏離正確的幾何形狀。

　“忍怠⑵. PVD金剛石涂層硬質(zhì)合金 - 兼具金剛石的高耐磨性多吁，硬質(zhì)合金刀具的尺寸精度的優(yōu)點。切削刃更鋒利斥滤，對切削刃幾何形狀的控制更佳将鸵。

　　⑶. 于整體硬質(zhì)合金基體上佑颇，釬焊金剛石刀片 - 適用于僅對刀具前刃具有金剛石耐磨性要求的情況顶掉。

　〔菽取⑷. 高壓整體燒結(jié)金剛石(PCD)整體硬質(zhì)合金鉆頭 – 其特點為，燒結(jié)金剛石（PCD）于整體硬質(zhì)合金刀具刃槽中一喘。

　　伊斯卡最近為解決復(fù)合材料和層壓材料鉆削問題而提出一種創(chuàng)新的解決方案驱还，即采用變形金剛立銑刀（MULTI-MASTER）系列刀頭。變形金剛系列可實現(xiàn)快換刀頭凸克，裝卸快速，易于操作闷沥，且一支刀桿可夾持多種可換刀頭萎战。這種新式刀頭結(jié)合了金剛石切削刃及針對復(fù)合材料而優(yōu)化的刀具幾何形狀。采用此刀頭可逐次進行粗加工舆逃、半精加工和精加工操作蚂维。其幾何結(jié)構(gòu)適合加工開放型腔、槽銑以及方肩銑路狮。

　　另一個有前景的新產(chǎn)品是伊斯卡整體硬質(zhì)合金鉆鉸刀（SOLIDRILL-REAM）侦广，結(jié)合了鉆頭和鉸刀，可于一個工步中實現(xiàn)更精確的孔加工结晒。該技術(shù)采用在同一個刀體上釬焊不同的PCD刀片來分步進行鉆孔和鉸孔加工成猴。

　　復(fù)合材料早期的孔加工

　　孔加工，主要指加工鉚釘孔碎准，是復(fù)合材料加工中不可避免的主要工序陶份。由于固有的硬度和尺寸穩(wěn)定性，纖維增強塑料無法分解在鉚釘孔加工中因中心偏心而產(chǎn)生的錯位應(yīng)力焚怨。

　　早期解決方案主要依靠在具有偏置武敦、插補編程功能的數(shù)控機床上采用整體硬質(zhì)合金刀具加工定心孔。這實際上是一個軌道銑削過程铺描，并不是真正的鉆削使义，因為它使用比孔徑更小的刀具。相對于鉆削來說蟆导，采用此工藝路線確實能減少切削熱并降低進給抗力燥及。這也使得采用一把刀具來加工不同直徑的孔及不規(guī)則型腔成為可能，并降低了刀具的庫存成本杯聚。

　　但是刀具磨損仍然是個問題臼婆，這促使人們采用一種常見的“變通方案”：編程補償?shù)毒吣p。這種策略雖然可保證加工尺寸幌绍，但不利于被加工表面光潔度和切削熱控制颁褂。

　　孔加工的改進

　　加工復(fù)合材料，以下是一些改善或解決孔加工難題的操作技巧：

　　保持較小的切削力傀广，以最小化被加工材料的分層和切削應(yīng)力颁独。

　　加工鋁制蜂窩結(jié)構(gòu)或泡沫芯材料彩届，采用硬質(zhì)合金鉆頭即可∈木疲基材硬度越高樟蠕，增強纖維的含量越多，采用使用金剛石涂層/金剛石刀片切削刃刀具的趨勢就越大靠柑。

　　如果孔的尺寸允許寨辩，采用硬質(zhì)合金立銑刀加工中心孔或選用帶PCD涂層刀尖的變形金剛系列刀具進行插補銑，比采用直柄麻花鉆效果更佳歼冰。加工淺孔靡狞，采用短粗的直柄鉆頭。加工較深的孔众桨，需要為各種切屑考慮可靠的排屑方式显瞒。如果可能的話，需考慮“啄鉆”宪凹。

　　速度和進給需要符合層壓材料的每層材質(zhì)要求朦盲。準備好為每一層的加工而改變鉆削參數(shù)。

　　刀具幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇應(yīng)該基于層壓材料中的底層材料举么。如果底層為塑料结款，使用帶錐角的錐形鉆頭。如果底層為鋁或鈦喇躲，使用帶鋒利切削刃的高剪切力鉆頭使得退刀更干凈腮稚，余留更少的毛刺。錐形鉆頭只會粘結(jié)更多的鋁屑继棉。

　　當(dāng)加工較厚的復(fù)合材料時挽饺，需要提防熱量積聚以及切屑阻塞。選擇更窄的刃帶终琅、更寬的排屑槽和較大螺旋角的鉆頭恨溜，以在工件過熱前完成鉆孔。

　　加工含鈦復(fù)合材料中的注意事項

　　當(dāng)層壓材料中含有鈦時找前，上述推薦的經(jīng)驗做法都變得不可取糟袁。為了避免加工硬化和過熱，并控制切屑躺盛，最好選擇小前角项戴、小后角的刀具，采用低主軸轉(zhuǎn)速槽惫。

　　總之周叮，在刀具的選擇上做好充分考慮，包括金屬層與塑料層的相對厚度和位置分布界斜。這是一個平衡問題仿耽。金屬層多的層壓材料適合采用帶內(nèi)冷卻功能的硬質(zhì)合金刀具合冀。如果以碳纖維復(fù)合材料為主，則選用PCD硬質(zhì)合金刀具更合適项贺。

　　要確定工藝能保證鈦切屑被破碎至很小君躺，并容易排出。您一定不想冒鈦切屑堵塞復(fù)合材料孔的風(fēng)險开缎。同樣痹埠，最有效的補救措施是采納更低的切削速度，采用啄鉆方式加工滤躺。

　　復(fù)合材料的銑削

　　銑削復(fù)合材料展霸，與鉆削相似，也同樣具有挑戰(zhàn)性屠途。如果刀具在同一時間需加工幾個不同材料的層，你需要考慮到所有因素并重新設(shè)計工藝挪吱。如果你需要多次進刀完成不同材料層的加工带诊，你可能不得不更改參數(shù)以匹配各層。

　　這就是為什么伊斯卡設(shè)計了許多廣受歡迎的銑刀捺柬。它們型號多樣于箩，專門針對CFRP和復(fù)雜層壓材料的加工進行了優(yōu)化。目前望泪，針對端銑和方肩銑的粗加工和精加工判嘀，可選用優(yōu)化的帶金剛石涂層的伊斯卡整體硬質(zhì)合金立銑刀（SOLIDMILL）。而立裝自夾式槽銑刀（TANGSLIT）宾芥、蝴蝶槽銑刀（TANGSLOT）以及HELI2000等通用型可轉(zhuǎn)位刀片現(xiàn)均提供PCD刀尖侣夷。上述刀具在機翼架、機身以及其它商業(yè)和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用中仑乌，均贏得了廣泛好評百拓。

　　根據(jù)特定需求，伊斯卡可以為加工復(fù)合材料提供真空焊接刀具形式的定制解決方案晰甚。

　　不斷更新

　　如果你在過去的兩年內(nèi)沒有重新了解過復(fù)合材料加工衙传，你將在這個蓬勃發(fā)展的行業(yè)內(nèi)錯過獲得大幅提升生產(chǎn)率、獲取更佳工件品質(zhì)及更高切削刃壽命和提升競爭力的機會厕九。在復(fù)合材料加工領(lǐng)域蓖捶，最近發(fā)生了很多與你息息相關(guān)的變化。在這個非潮庠叮苛刻的加工領(lǐng)域俊鱼，向一個經(jīng)驗豐富的全系列刀具供應(yīng)商（例如伊斯卡）做先期咨詢，你就會更快更好地找到答案穿香，并使得生產(chǎn)效率獲得大幅提升亭引。

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