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复合材料加工和金属加工如何选刀?
浏览:2 发布日期:2019/7/24 11:23:26

复合材料加工与金属加工机理有着本质的不同,金属加工时被加工材料比切削刀具更软,切削过程中被加工材料沿着剪切面形成连续的塑形变形,从而形成连续的,锯齿状的断续的切屑变形。而复合材料加工,本身为一系列脆性破坏过程,切削刃的撞击使得坚硬的纤维粉碎,形成粉末状或者毛刷状的碎屑。

  由于复合材料的高耐磨性,刀具通常采用金刚石涂层或者PCD(聚晶金刚石)刀具切削。同时,复合材料加工过程中,需要锋利的切削刃,将纤维切除。金刚石涂层可以显着提高刀具寿命,但是金刚石涂层在涂层前需要刃口处理,方便涂层附着,同时金刚石涂层本身有一定厚度,所以会造成金刚石涂层刀具较不锋利,通常刃口圆角约为20um。PCD刀具直接刃磨而成刃口,所以可以比较锋利,通常刃口圆角约为10um。

  两种刀具的选择通常根据客户生产规模来定,如果是小批量,多品种产品加工,可以采用金刚石涂层刀具;如果是大批量定型产品,追求效率,可以采用PCD刀具。加工常见碳纤维复合材料,金刚石涂层刀具铣削线速度约为200-400m/min,而PCD刀具铣削线速度可以达到400-800m/min。

  复合材料广泛应用于航空航天,能源(风电叶片),汽车,运动器材,医疗,游艇等行业,主要目的为材料的高强度和低密度。如常见的碳纤维,强度接近高强度钢,而密度为2.4g/cm3,比铝合金密度还低;芳纶材料密度更低至1.3-1.4g/cm3。山高刀具提供完整的加工复合材料铣刀和钻头,分为两个系列,金刚石涂层和PCD铣刀,全部为标准产品推向市场。

金刚石涂层铣刀工分为5种:

  小螺旋角铣刀:减小轴向切削力,减少毛刺,可以应用于所有塑料基复合材料,并可以很好加工高含硅铝合金;

  小螺旋角球头铣刀:主要用于加工材料成形,如航空起落架型面加工;

  左旋右旋铣刀:将材料至于螺旋角交叉处,完全抵消加工过程中的轴向切削力,从而实现好的加工表面质量,主要用于军工行业;

  菠萝铣刀:采用更多的左旋齿,将材料下压,提供工装刚性,获得较好表面质量,主要用于加工碳纤维复合材料;

  蜂窝材料专用铣刀:锯齿状切削刃设计,锋利刃口,轻快切除,防止压倒蜂窝,主要用于加工,纸蜂窝板,铝蜂窝板和钛合金蜂窝板。

PCD铣刀分为3种:

  0度刃倾角PCD铣刀:适用于绝大多少应用的各种复合材料(包括塑料基复合材料,金属基复合材料和陶瓷基复合材料);

  正3度刃倾角PCD铣刀:加工过程中将材料下压,从而得到好的上表面表面质量;

  负3度刃倾角PCD铣刀:加工过程中将材料上推,从而得到好的上表面表面质量。

金刚石涂层钻头分为2种:

  C1钻尖设计:由两个顶点角形成,减小轴向切削力,防止分层,用于加工出口为复合材料的材料;

  C2钻尖设计:由180度平面顶点角和小钻尖形成,较好的断屑和排屑设计,保障孔的质量。适用于加工出口为金属材料的叠加复合材料,如碳纤维+铝合金等材料。

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