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CFRP复合材料钻孔、铣削用金刚石PCD钻头、铣刀效率更高?

发布日期:2022-11-23 13:20:11

导读:华菱超硬金刚石PCD铣刀、钻头助推CFRP复合材料铣削、钻孔效率再上新台阶
CFRP复合材料又称碳纤维增强基复合材料,其是以有机纤维经过一系列热处理转化而成,含碳量高于90%的无机高性能纤维,CFRP复合材料不仅具有碳材料的固有本性特征,还兼备了纺织纤维的柔软可加工性,CFRP复合材料的强度是钢铁的5倍,重量却只有钢的1/5,耐热性(可以耐受2000℃以上的高温)以及抗热冲击性更是一绝,在对材料轻量化和卓越性的追求越来越高的今天,CFRP复合材料在航空航天、医疗器械、汽车工业等领域的应用十分广泛,而华菱超硬作为超硬刀具国产化的先驱,在CFRP复合材料铣削、钻孔等加工领域有着丰富的经验以及成功案例,今天我们就根据华菱超硬官网展示的数据案例来聊一聊CFRP复合材料铣削、钻孔的难点以及金刚石PCD铣刀、钻头的选择。
 
CFRP复合材料的加工常用的PCD铣刀、钻头、CVD涂层刀具(来源:华菱超硬).jpg
CFRP复合材料的加工常用的PCD铣刀、钻头CVD涂层刀具(来源:华菱超硬)
 
一、CFRP复合材料的加工难点
 
CFRP(碳纤维复合材料)在加工过程中,由于CFRP复合材料内部的不均匀性经常会出现拉丝和脱离,CFRP复合材料的切削过程是碳纤维断裂的负载过程,工件和切削刀具之间摩擦升温,会产生切削热,并且在切削过程中不能使用冷却液,不能快速散出的切削热又将热量传到刀具上,加速切削刀具的磨损。即便是耐热性和抗氧化性好的硬质合金刀具在切削加工CFRP复合材料时,也会出现刀具磨损严重,零件外表面粗糙有撕裂痕迹,切削加工中需要频繁换刀、磨刀,加工效率低等一系列问题,除了硬质合金刀具,目前CFRP复合材料加工的刀具还有CDW010材质的聚晶金刚石(PCD)刀具、和HPD系列的CVD金刚石涂层刀具,其中CVD金刚石涂层刀具是在硬质合金整体刀具或PCD刀片的基体上做金刚石涂层,可使切削刃耐磨性更高,不仅拥有金刚石的高硬度和耐磨性,而且能在较长的加工周期内保持原有刀具的几何结构,保证加工效果。
 
CFRP复合材料的加工难点(来源:华菱超硬).jpg
CFRP复合材料的加工难点(来源:华菱超硬)
 
二、加工CFRP复合材料的刀具选择
 
从上述内容中可知,目前加工CFRP复合材料的刀具主要有硬质合金刀具、CVD金刚石涂层刀具、聚晶金刚石(PCD)刀具,但在加工CFRP复合材料时究竟应该怎么选,还要根据具体情况分析。
 
1、硬质合金刀具。硬质合金刀具采用YG类添加TaC或NbC超细颗粒硬质合金,此类材质刀具耐热性和抗氧化性好,但加工碳纤维复合材料时,刀具磨损严重,零件外表面粗糙有撕裂痕迹,切削加工中需要频繁换刀、磨刀,加工效率低,对操作者的要求高、质量不稳定,不能满足产品的批量生产要求。
 
2、CVD金刚石涂层刀具。CVD金刚石涂层刀具是在硬质合金整体刀具或PCD刀片的基体上做金刚石涂层,可使切削刃耐磨性更高,不仅拥有金刚石的高硬度和耐磨性,而且能在较长的加工周期内保持原有刀具的几何结构,保证加工效果。
 
3、聚晶金刚石(PCD)刀具。聚晶金刚石刀具是目前加工碳纤维复合材料较为理想的刀具,聚晶金刚石PCD的硬度可达9000HV,是硬质合金的4~6倍,具有很高的耐磨性(是硬质合金的几百倍),如华菱超硬CDW010材质,具备优异的耐磨性,同时保持锋利的刃口,可有效地切断纤维,保证较高的表面光洁度,减少刃磨刀具、抛光等辅助时间,减轻操作者的劳动强度,大大提高生产效率。
 
PCD钻头加工CFRP复合材料现场(来源:华菱超硬).jpg
PCD钻头加工CFRP复合材料现场(来源:华菱超硬)
 
以上就是笔者根据华菱超硬公开的资料整理出的关于CFRP复合材料的铣削、钻孔加工的难点以及金刚石PCD铣刀、钻头的选择,如果您也有不同的意见或看法,欢迎一起交流讨论。

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