加工復合材料工件時,如果采用標準的金屬切削鉆頭或立銑刀,可能會導致刀具快速磨損,并有可能產(chǎn)生加工缺陷(如工件材料的分層剝離)。因此,在銑削和鉆削各種不同的復合材料時,要有針對性地合理選擇不同的刀具,并正確使用它們,才會收到事半功倍的加工效果。以下是刀具供應商Onsrud公司提供的一些選用復合材料加工刀具的建議。
(1)加工凱夫拉爾纖維的整體硬質(zhì)合金鉆頭
加工用途:用于在凱夫拉爾纖維材料上鉆削干凈整齊的孔。
設計特點:①鉆尖幾何形狀可防止鉆削時工件產(chǎn)生纖維須和分層剝離;②為了延長刀具壽命,可以采用涂層;③基本切削參數(shù):進給率0.013-0.025mm/r,主軸轉速300-4,000r/min。
(2)整體硬質(zhì)合金八面鉆頭
加工用途:用于在多種復合材料上鉆削干凈整齊的孔,并消除分層剝離現(xiàn)象。
設計特點:①典型的八面鉆尖由分別為90°和118°的兩個鉆頂角構成,每個鉆頂角有兩個磨制的切削面(主切削面和副切削面);②基本切削參數(shù):進給率0.025-0.075mm/r,主軸轉速3,500-5,000r/min。鉆削加工厚度為6.35mm的碳纖維板時,可選用0.05mm/r的進給率和3,000r/min的主軸轉速。
(3)PCD八面鉆尖鉆頭
加工用途:用于鉆削加工高磨蝕性材料(如環(huán)氧樹脂/石墨和碳纖維材料)。
設計特點:①磨制的八面鉆尖可提高鉆孔精度,因為第二鉆尖角可起到自定位鉸削作用,抗衡鉆頭所受的側向壓力;②鉆尖具有良好的斷屑性能,因為主切削刃和副切削刃可產(chǎn)生一種傾斜成形的帶狀切屑,這種切屑更容易折斷,并能防止損壞碳纖維增強塑料(CFRP)工件的孔壁。
(4)納米晶粒薄膜金剛石鉆頭
加工用途:①用于鉆削加工高磨蝕性材料(如環(huán)氧樹脂/石墨和碳纖維材料);②可作為PCD鉆尖鉆頭的低成本替代刀具。
設計特點:①拋物線形容屑槽設計,可容納和排出大量切屑;②大螺旋角設計,使前角增大,非常適合復合材料和鋁合金的加工;③中分點的設計可減小鉆頭受力,并形成附加切削刃,以減小鉆削扭矩;④第二鉆尖角可起到自定位鉸削作用,抗衡鉆頭所受的側向壓力,并引導切屑離開內(nèi)孔壁。
(5)Drivematic鉆孔和沉孔加工鉆頭
加工用途:①用于自動鉚接機的鉆孔和沉孔加工;②可通過一次操作,完成鉚釘孔的鉆削和沉孔加工(尺寸公差為0.076mm)。
設計特點:根據(jù)不同的“Drivematic”系列鉚接機定制鉆頭。
(6)復合鉆鉸刀
加工用途:①用于環(huán)氧樹脂/石墨和碳纖維復合材料的加工,通過一次操作,完成鉆孔和鉸孔加工;②通常用于手動加工;③用于加工單層復合材料板。
設計特點:④通過減小橫刃厚度,減小了刀具鉆入工件材料所需的切削力;⑤導向錐可將切削載荷轉移到更長的切削表面上,從而使鉸削加工更輕松;⑥采用兩種截然不同的切削刃:一種用于鉆削,一種用于鉸削。
(7)雙刃帶導向階梯鉆
加工用途:①用于在層壓復合材料上鉆削高精度孔(公差通常在0.076mm以內(nèi));②通常用作多階梯鉆削加工的二次加工刀具。
設計特點:①導向部直徑通常為主體直徑的75%;②導向部長度通常等于鉆頭直徑;③階梯直徑降低了初始鉆削力,還能在導向孔加工中起到導向作用。
(8)階梯鉆鉸刀
加工用途:①用于在層壓復合材料上鉆削加工高精度孔(公差通常在0.038mm以內(nèi));②由于省略了用常規(guī)鉆頭和鉸刀加工時所需要的退刀、換刀和刀具轉位,可以大幅縮短加工時間;③用于加工鋁、復合材料或二者組合而成的鋁基復合材料。
設計特點:階梯直徑降低了初始鉆削力,還能在導向孔加工中起到導向作用。
(9)整體硬質(zhì)合金去毛刺刀
加工用途:①用于切削玻璃纖維和復合材料的基本刀具;②用于手動鏤銑加工的最佳刀具。
設計特點:①可采用立銑刀刀尖或鉆頭鉆尖幾何形狀;②可進行金剛石涂層,試驗表明,金剛石涂層可使刀具壽命延長大約3-4倍;③在計算切屑載荷和進給率時,應按單刃刀具考慮;④基本切削參數(shù):切屑載荷0.1-0.15mm,主軸轉速12,000-16,000r/min。
(10)整體硬質(zhì)合金“Un-Ruffer”刀具
加工用途:用于切削加工復合材料面板。
設計特點:①該刀具設計將去毛刺刀具、壓縮刀具和精修整刀具的優(yōu)點集于一身;②通過試驗確定的切削參數(shù)為:加工Politen(玻璃/聚酯板)時:工件厚度:4.76mm,切削速度:2540 mm/min,主軸轉速:16000 r/min;加工Haysite UltraTrac H950(玻璃/聚酯板)時:工件厚度:6.35mm,切削速度:6350 mm/min,主軸轉速:16000 r/min;加工Haysite H775時:工件厚度:9.53mm,切削速度:2540 mm/min,主軸轉速:18000 r/min;
(11)整體硬質(zhì)合金碳石墨加工刀具
加工用途:作為一種改進型去毛刺刀具,用于加工各種復合材料。
設計特點:①與標準的去毛刺刀具相比,該刀具設計提供了更多的切削刃,這些斷屑/精修整切削刃降低了切削力,使該刀具能以更高的進給率進行加工;②多個上切和下切刀槽可改善切屑流和排屑性能;③在手動進給加工中,進給更輕快。加工厚度超過4mm的工件材料時,可采用較大的切削參數(shù)。
(12)PCD“Serf”刀具
加工用途:切削加工各種復合材料。
設計特點:①該系列刀具上有齒距為1.20mm的鋸齒形刀齒,這種微細刀齒能加工出光潔的工件表面;②該刀具設計能減小導向刃產(chǎn)生的切削力影響,并能改善對纖維的剪切作用。