以航空工業(yè)最先進的美國波音飛機為例改阳，原有的747型飛機目前發(fā)展到現(xiàn)在的787型弱豹，其機體部分材料構(gòu)成，原廣用的鋁合金由81﹪降為20﹪俯够，鋼由13﹪降為5﹪治弯，而鈦合金由4﹪增加到15﹪，復(fù)合材料由4﹪大幅度增加到50﹪桨拉。同樣歐洲的新型空客A350XWB型現(xiàn)鋁合金只占20﹪，鋼僅占7﹪孙悦，而鈦合金增至14﹪涎捆，復(fù)合材料更高達52。復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同特性材料組合疤巩，質(zhì)量輕灯葡，并具有某種特定性能蒙便。復(fù)合材料的基體材料常用有樹脂等，增強材料主要是纖維结阅。過去玻璃纖維用得很多仓陆，它和樹脂復(fù)合構(gòu)成的復(fù)合材料GFRP，被稱為“玻璃鋼”其密度為1.6kg/dm,強度為400N/mm蝎毡。玻璃鋼不但用作航空材料厚柳，也廣用于造船等部門。當今以特殊熱處理工藝制成微細碳結(jié)晶而構(gòu)成的碳纖維沐兵，因其質(zhì)輕又具優(yōu)良的性能使用日益廣泛别垮。常用碳纖維復(fù)合材料(CFRP)是以碳纖維為增強材料和環(huán)氧樹脂等粘合構(gòu)成，碳原子固有的特性是低密度扎谎，低熱膨脹率碳想，耐熱性好，化學穩(wěn)定性好毁靶，自潤滑性好胧奔。CFRP密度為1.7kg/dm,強度高達900N/mm，硬度高(HRC53-65)预吆，它的比強度龙填，比剛度高，抗疲勞性好啡浊，耐熱性好觅够。切削加工時，由于其導(dǎo)熱性差(僅為奧氏體不銹鋼的1/5-1/10)扳辆，局部熱量集中尽由，而易發(fā)生燒傷，由于各向異性雷镀，層間強度低野戏，加工中易產(chǎn)生分層，撕裂兆剃，毛邊哺挺，毛刺，表面質(zhì)量差等缺陷被核。再加上切屑部分形成粉塵暴姓，污染環(huán)境，危害人體健康勃提。故屬于難加工材料湿儡。還有強度更高密度更低的芳綸復(fù)合材料(AFRP)，待進一步的開發(fā)利用凹尺。下面主要以炭纖維材料為例处榔，介紹新開發(fā)的加工它們的先進刀具希俩。

　　碳纖維等復(fù)合材料和金屬的切削原理和過程不同。金屬切削是切刃切入金屬使之產(chǎn)生剪切滑移斷裂形成各類切屑的過程纲辽，而碳纖維復(fù)合材料是通過鋒利的刀刃去強制折斷纖維和切斷環(huán)氧樹脂層的颜武。纖維如磨料反過來摩擦磨損刀具。

　　碳纖維復(fù)合材料主要用在飛機機體拖吼，以先進的A380飛機為例鳞上，目前它的垂直艉翼，水平艉翼绿贞，襟翼因块，翼加強筋，整流罩籍铁，后壓力艙蓋涡上，中翼盒，外翼盒拒名，客艙地板粱等等均采用炭纖維復(fù)合材料構(gòu)件吩愧。其他行業(yè)如太空，軍事增显，體育器材慎瓮，能源，汽車伊丘，建筑捧法，造船等也得到日益廣泛地應(yīng)用。它們的加工多用鉆削异瞭，銑削裹五，據(jù)統(tǒng)計國外鉆，銑在復(fù)合材料加工中睛宝，約各占38%捅县，其他切削加工如車，磨酬楚，螺紋加工等也有應(yīng)用猪晰，還用到了水射流加工，激光加工等谜珠。

　　切削加工復(fù)合材料零件同時状寨，不應(yīng)使它造成脫層，纖維散開士修，生成燃燒附著物妄迁，并且無毛刺。因此必須改進原有刀具李命，工藝和工藝過程控制登淘。對刀具的改進主要在開發(fā)采用新耐磨耐熱的材料，在幾何結(jié)構(gòu)和角度選擇方面封字，應(yīng)力求使刃口鋒利黔州，減少切削力切削熱，自身工作壽命要盡可能地長阔籽。流妻。

　　鉆孔時主要問題是鉆各層時材料阻力有變化和鉆透時力的突然消失，引起進給速度的變化笆制，導(dǎo)致脫層毛刺绅这，材料剝蝕，復(fù)合材料不同層面直徑不同在辆。再加上碳纖維復(fù)合材料導(dǎo)熱性極差证薇，很易造成燒傷。為此三菱新開發(fā)了MCS型鉆頭(圖1)匆篓。它是在三菱原有鉆頭改進型基本系列MWS基礎(chǔ)上猬肖，結(jié)合復(fù)合材料加工特點研制出來的。

　　一般最常用的鉆頭是麻花鉆(Twist Drill)其切削部分最明顯特點是有兩條像麻花一樣用于容排切屑的螺旋槽猾妖，螺旋槽與鉆頭頭部頂角錐面的交線構(gòu)成了鉆頭的兩條主刀刃函以，螺旋槽面構(gòu)成了主刀刃的前刀面，頂角錐面構(gòu)成了主刀刃的后刀面啼脑。由于鉆頭的前刀面不是平面而是螺旋空間曲面轨畏，故主刀刃上各點的前角不等。近鉆心處為負前角-3令袒，切削阻力大瞄隶，切屑生成難〗萼遥靠外圓處具有較大的正前角绵盔，鋒利但刃口強度低，該處切削速度又最大鳍彪，溫度高璃璧，易磨損(圖1)。又可知主刀刃較長刊愚，切屑寬踊跟，各處切削條件，生成鸥诽，卷曲切屑商玫，排出切屑與磨損情況亦不同，這對切屑處理性能不利牡借。MCS為了改善這種固有的缺點拳昌，專為CFRP板材和CFRP和鋁的復(fù)合板材加工設(shè)計制出如圖1的波形刃袭异，使主刀刃各處均保持合理較鋒利的前角，可減少切削力切削熱炬藤。同時波形刃易使切屑分斷御铃，排出。這對進一步減少切削力熱沈矿，消除加工毛刺上真，提高鉆頭壽命都有好處。

　　MCS又在其頂部錐面修磨去橫刃羹膳，橫刃是鉆頭頭部鉆芯的厚度睡互，它不切削，只是擠壓滾卷纖維材料缰寻，且是鉆削軸向力與切削熱的主要來源甩澳，修磨構(gòu)成三重后刀面后，能減少了軸向力和頂端的摩擦發(fā)熱忆帐，提高了定心能力兵正，重磨也方便。為了減少切削熱MCS型鉆頭設(shè)計具有三角形冷卻孔被稱之謂TRI-cooling技術(shù)梢纫。據(jù)試驗在轉(zhuǎn)速每分鐘4700轉(zhuǎn)條件下窖硝，三角形孔冷卻液的流量高出圓孔2倍以上，流速也加大許多汤浊。由于纖維復(fù)合材料的特點邓晃，冷卻介質(zhì)更多的采用了壓縮氣體。應(yīng)用了TRI-cooling技術(shù)由于冷卻效果好砚皆，鉆頭加工精度效率和壽命提高很多纤票。另外在鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計上，增大了容屑排屑空間旦良，也使得切削熱及時散出猪攀，鉆頭能較長期地處在良好穩(wěn)定的工作條件中。

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