【編者按】目前贺壮，難加工材料廣泛應(yīng)于各大領(lǐng)域。充分認(rèn)識(shí)難加工材料的性能拯骤、切削加工的特點(diǎn)大愁，研制先進(jìn)的刀具及其材料，采用新的加工技術(shù)婚蛮，是解決難加工材料加工問(wèn)題的有效途徑乎壮。伊斯卡高效解決難加工材料加工問(wèn)題。 【參閱伊斯卡IQ系列：伊斯卡雙頭切斷系列（DO-GRIP）升級(jí)】

　　在切削加工中例获，工件與刀具是對(duì)立統(tǒng)一的汉额。當(dāng)一方有了進(jìn)展或提出新問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常能夠推動(dòng)另外一方發(fā)展前進(jìn)榨汤。

　　刀具的切削性能蠕搜，不僅決定于刀具材料，還與刀具的結(jié)構(gòu)及幾何形狀有關(guān)收壕。研制和選用先進(jìn)的刀具材料妓灌、優(yōu)化切削條件、采用新的切削方法都是解決難加工材料加工問(wèn)題的有效途徑啼器。

 
伊斯卡PCD變形金剛立銑刀

　　鈦合金加工

　　正如粗加工和精加工工序必須按照不同的參數(shù)規(guī)劃旬渠，對(duì)于可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金刀具來(lái)說(shuō)，與不同的應(yīng)用領(lǐng)域聯(lián)系的鈦合金銑削也隨之出現(xiàn)端壳。

　　在粗加工銑削中告丢，為了獲得最佳金屬去除率，軸向切削深度是考慮的主要因素损谦；而在精加工銑削中岖免，必須考慮選擇最佳的進(jìn)給率。在鈦合金加工中祝遗，無(wú)論是粗加工還是精加工工序沉卷，盡管切削速度可以有不同水平准贯，但是，它總是受到限制的凰拇。了解這些鈦合金加工時(shí)的基本原則掘防，就可以為優(yōu)化工序做許多工作，從而使鈦合金加工更具競(jìng)爭(zhēng)力并實(shí)現(xiàn)可靠的加工過(guò)程堡脱。需要考慮的四項(xiàng)關(guān)鍵因素是機(jī)床能力窿茧、冷卻液供給、切削刀具和加工方法光蜀。其中算郭，在冷卻液供給方面，冷卻液質(zhì)量越高估态，加工效果越好循谨。事實(shí)證明，高壓冷卻應(yīng)用（壓力范圍為標(biāo)準(zhǔn)70-100巴嗡身，具體取決于所使用的系統(tǒng)）已顯示出其明顯的優(yōu)勢(shì)倔撞。由于高壓冷卻在許多現(xiàn)代機(jī)床上已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，因此它是優(yōu)化鈦合金銑削的潛在資源慕趴。

　　在切削速度較低的徑向銑削時(shí)误窖，機(jī)床需要有足夠的功率和力矩，也要求有合適的主軸秩贰，以獲得滿意的金屬去除率霹俺。如果機(jī)床也使用小直徑刀具，則主軸速度范圍需要足夠高毒费，以獲得出色的加工結(jié)果丙唧。一般來(lái)說(shuō)，需要評(píng)估主軸接口觅玻，它的聯(lián)接穩(wěn)定性不能太弱想际。銑削刀具的新發(fā)展帶來(lái)的性能提升直接增強(qiáng)了鈦合金材料的性能。

　　與普通加工相比溪厘，鈦合金銑削的方法和編程技術(shù)更勝一籌胡本。按照推薦的方法加工圓角和輪廓，可在機(jī)床的生產(chǎn)周期和盡量減少?gòu)U品方面取得與眾不同的結(jié)果畸悬。通常粮锻，為確保從一開(kāi)始就以正確的刀具路徑加工，在加工前多花點(diǎn)時(shí)間來(lái)優(yōu)化編程蒂拯，這比選擇現(xiàn)成的工藝將起到事半功倍的效果刃拼。

　　復(fù)合材料機(jī)加工

　　作為一種工件材料，復(fù)合材料加工由來(lái)已久的主要挑戰(zhàn)是如何提高制造工藝，尤其是機(jī)加工额晶。雖然應(yīng)用于機(jī)身或輪船框架性能優(yōu)異演湘，但各類纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯和乙烯基塑料豌挫，硬度高窃裙，難切削，并且不能容忍加工過(guò)程中的一點(diǎn)點(diǎn)異常偏差泄艘。且預(yù)加工附加值高揭斥，更不允許廢品的產(chǎn)生。

　　目前復(fù)合材料切削的首選刀具解決方案是辣胚，采用整體硬質(zhì)合金為基體，薄的PVD金剛石（PCD）涂層或在切削刃處燒結(jié)PCD甜奄。刀具材料越硬柠横，增強(qiáng)纖維的密度越高，工藝改進(jìn)的余地也就越大课兄。

　　原因是顯而易見(jiàn)的牍氛。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烟阐、位置公差以及表面光潔度所必需的剛性和尺寸精度搬俊。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蜒茄、切削熱唉擂、未切削纖維、杯突檀葛、拉絲玩祟、起毛等問(wèn)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屿聋，從而保障在較長(zhǎng)的加工周期內(nèi)刀具保持原有的幾何結(jié)構(gòu)空扎。奧秘在于實(shí)現(xiàn)PVD的金剛石（PCD）薄涂層。它們不僅提供金剛石的耐磨性润讥，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)碎师。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跛脾，不利于幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化批贴。

　　主流復(fù)合材料加工刀具

　　如上所述，整體硬質(zhì)合金基體金剛石增強(qiáng)鉆頭已被證明非常成功癣跟。因?yàn)樗鼈冊(cè)诩庸?fù)合材料時(shí)谨冷，能保持比普通整體硬質(zhì)合金刀具更長(zhǎng)久的鋒利狀態(tài)。

　　目前市場(chǎng)上有四種金剛石增強(qiáng)刀具適合加工復(fù)合材料：

　　（1）CVD金剛石涂層硬質(zhì)合金—兼具金剛石的高耐磨性档葱，硬質(zhì)合金刀具的尺寸精度的優(yōu)點(diǎn)卤诗。缺點(diǎn)是涂層較厚，可能降低切削刃的鋒利性凸脚，甚至使得切削刃偏離正確的幾何形狀事晶。

　　（2）PVD金剛石涂層硬質(zhì)合金—兼具金剛石的高耐磨性裂更，硬質(zhì)合金刀具的尺寸精度的優(yōu)點(diǎn)峰裁。切削刃更鋒利，對(duì)切削刃幾何形狀的控制更佳检柬。

　∠琢（3）于整體硬質(zhì)合金基體上，金剛石刀片—適用于僅對(duì)刀具前刃具有金剛石耐磨性要求的情況何址。

　±锬妗（4）高壓整體燒結(jié)金剛石（PCD）整體硬質(zhì)合金鉆頭—其特點(diǎn)為，燒結(jié)金剛石（PCD）于整體硬質(zhì)合金刀具刃槽中用爪。

　　復(fù)合材料早期的孔加工

　　孔加工原押，主要指加工鉚釘孔，是復(fù)合材料加工中不可避免的主要工序偎血。由于固有的硬度和尺寸穩(wěn)定性诸衔，纖維增強(qiáng)塑料無(wú)法分解在鉚釘孔加工中因中心偏心而產(chǎn)生的錯(cuò)位應(yīng)力。

　　早期解決方案主要依靠在具有偏置颇玷、插補(bǔ)編程功能的數(shù)控機(jī)床上采用整體硬質(zhì)合金刀具加工定心孔笨农。這實(shí)際上是一個(gè)軌道銑削過(guò)程，并不是真正的鉆削帖渠，因?yàn)樗褂帽瓤讖礁〉牡毒叽挪汀Ｏ鄬?duì)于鉆削來(lái)說(shuō)，使得采用一把刀具來(lái)加工不同直徑的孔及不規(guī)則型腔成為可能掰砌，并降低了刀具的庫(kù)存成本瞪殖。

　　但是刀具磨損仍然是個(gè)問(wèn)題，這促使人們采用一種常見(jiàn)的“變通方案”：編程補(bǔ)償?shù)毒吣p学岔。這種策略雖然可保證加工尺寸咪朴，但不利于被加工表面光潔度和切削熱控制。

　　以下是一些改善或解決復(fù)合材料孔加工難題的操作技巧：

　∈β浮（1）保持較小的切削力蘑瓢，以最小化被加工材料的分層和切削應(yīng)力。

　∠馕颉（2）加工鋁制蜂窩結(jié)構(gòu)或泡沫芯材料梦铭，采用硬質(zhì)合金鉆頭即可。基材硬度越高垦祭，增強(qiáng)纖維的含量越多孔尸，采用使用金剛石涂層/金剛石刀片切削刃刀具的趨勢(shì)就越大。

　〖琛（3）如果孔的尺寸允許竟闪，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(jìn)行插補(bǔ)銑，比采用直柄麻花鉆效果更佳杖狼。加工淺孔炼蛤，采用短粗的直柄鉆頭。加工較深的孔蝶涩，需要為各種切屑考慮可靠的排屑方式理朋。如果可能的話，需考慮“啄鉆”绿聘。

　∷陨稀（4）速度和進(jìn)給需要符合層壓材料的每層材質(zhì)要求。準(zhǔn)備好為每一層的加工而改變鉆削參數(shù)斜友。

　　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。如果底層為塑料垃它，使用帶錐角的錐形鉆頭鲜屏。如果底層為鋁或鈦，使用帶鋒利切削刃的高剪切力鉆頭使得退刀更干凈国拇，余留更少的毛刺洛史。錐形鉆頭只會(huì)粘結(jié)更多的鋁屑。

　∪疾印（5）加工較厚的復(fù)合材料時(shí)枕详，要提防熱量積聚以及切屑阻塞。選擇更窄的刃帶敦璧、更寬的排屑槽和較大螺旋角的鉆頭弹扩，以在工件過(guò)熱前完成鉆孔。

　　加工含鈦復(fù)合材料中的注意事項(xiàng)

　　當(dāng)層壓材料中含有鈦時(shí)钻琴，上述推薦的經(jīng)驗(yàn)做法都變得不可取眶逐。為了避免加工硬化和過(guò)熱，并控制切屑堕圾，最好選擇小前角洗吉、小后角的刀具，采用低主軸轉(zhuǎn)速谁昵“總之，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(duì)厚度和位置分布凛驮。金屬層多的層壓材料適合采用帶內(nèi)冷卻功能的硬質(zhì)合金刀具裆站。如果以碳纖維復(fù)合材料為主，則選用PCD硬質(zhì)合金刀具更合適辐烂。要確定工藝能保證鈦切屑被破碎至很小遏插，并容易排出。此外纠修，為了避免鈦切屑堵塞復(fù)合材料孔的風(fēng)險(xiǎn)胳嘲，最有效的補(bǔ)救措施是采納更低的切削速度，采用啄鉆方式加工扣草。(

（伊斯卡）

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