先进复合材料机加工解决方案

来源:伊斯卡公司  编辑:wss【seo:伊斯卡公司】
2011-05-19
【摘要】:有人在《复合材料技术》2010年12月刊上撰文预言,“没有其他技术可以超越碳纤维增强塑料,帮助汽车制造商更快地实现轻量化的目标。”

    背景:随着新一代碳纤维增强塑料(CFRP)和层压材料向更轻、更强发展,性能不断提高,其在滑雪板、网球拍、军用飞机和汽车等各个领域中的地位日渐突 出。有人在《复合材料技术》2010年12月刊上撰文预言,“没有其他技术可以超越碳纤维增强塑料,帮助汽车制造商更快地实现轻量化的目标。”
    作为一种工件材料,其由来已久的主要挑战是如何提高制造工艺,尤其是机加工。虽然应用于机身或轮船框架性能优异,但各类纤维增强环氧树脂、聚酯和乙烯基塑 料,硬度高,难切削,并且不能容忍加工过程中的一点点异常偏差。且预加工附加值高,更不允许废品的产生。庆幸的是,新一代专用刀具纷纷涌现,解决了各类复 合材料的最常见加工需求。例如,伊斯卡聚晶金刚石(PCD LINE)系列钻头和铣刀加工覆盖面宽,是经过实践验证的复合材料加工刀具。既有适合加工以铝合金为底层的较厚材料的钻头,也有适合加工以碳纤维增强塑料 为底层的较薄材料的钻头。还提供一系列组合刀,如埋头螺钉孔组合钻头、钻铰刀、槽铣刀以及组合钻铣刀。其他的产品不胜枚举。可以说,从增强复合材料首次问 世至今,第一次,您可以随时找到一款不折不扣的高性能刀具应对任何想象得到的复合材料加工任务。
    目前复合材料切削的首选刀具解决方案是,采用整体硬质合金为基体,薄的PVD金刚石(PCD)涂层、钎焊PCD刀片或在切削刃处烧结PCD。在实际针对各 种先进复合材料的成千上万应用中,伊斯卡的上述刀具比大部分其他同类产品(也包括CVD金刚石涂层硬质合金刀具)都要出众。材料越硬,增强纤维的密度越 高,工艺改进的余地也就越大。原因是显而易见的。仅从刀具的角度而言,整体硬质合金刀具具有保证工件尺寸精密公差、位置公差以及表面光洁度所必需的刚性和 尺寸精度。整体硬质合金也使得切削几何结构优化成为可能,这样可以减小切削力、切削热、未切削纤维、杯突、拉丝、起毛等问题以及可更好地控制切屑。

    薄的PVD金刚石(PCD)涂层(应用于整体硬质合金刀具或PCD刀片)使切削刃耐磨性更高,从而保障在较长的加工周期内刀具保持原有的几何结构。奥秘在 于实现PVD的金刚石(PCD)薄涂层。它们不仅提供金刚石的耐磨性,而且有利于保持硬质合金刀具加工的理想切削几何结构。相比之下,CVD(化学气相沉 积)涂层方式不可避免地形成了较厚的金刚石涂层,不利于几何结构优化。

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主流复合材料加工刀具
    如前所述,整体硬质合金基体金刚石增强钻头已被证明非常成功。因为它们在加工复合材料时,能保持比普通整体硬质合金刀具更长久的锋利状态。目前市场上有四种金刚石增强刀具适合加工复合材料:
    ⑴. CVD金刚石涂层硬质合金– 兼具金刚石的高耐磨性,硬质合金刀具的尺寸精度的优点。缺点是涂层较厚,可能降低切削刃的锋利性,甚至使得切削刃偏离正确的几何形状。 
    ⑵. PVD金刚石涂层硬质合金 - 兼具金刚石的高耐磨性,硬质合金刀具的尺寸精度的优点。切削刃更锋利,对切削刃几何形状的控制更佳。
    ⑶. 于整体硬质合金基体上,钎焊金刚石刀片 - 适用于仅对刀具前刃具有金刚石耐磨性要求的情况。
     ⑷. 高压整体烧结金刚石(PCD)整体硬质合金钻头 – 其特点为,烧结金刚石(PCD)于整体硬质合金刀具刃槽中。

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