令人满意地钻削CFRP与相关叠板材料零件孔是一个难题。为确保稳定的工艺过程,工艺规划包括如下内容:应用的描述,待加工的孔数、孔大小、深度和质量要求,制造设备或机床类型、装夹稳定性,CFRP复材和金属叠板属性,搜集整理类似材料的加工经验数据以及利用从富有经验的专业刀具供应商处所获得的支持。 切削CFRP和叠板零件时,正确地应用专用切削刀具是获得理想孔和减少粉尘污染的关键所在。金属材料的制孔质量标准不完全适用于复合材料制孔。无切屑残留和传统的表面粗糙度通常不是衡量复材孔质量的标杆。孔质量一般是基于复合材料底层分离的程度(分层)和孔中任何残余的纤维剥离(破裂)。这些有的不能直接检测到的缺陷,对刀具是否发挥相应的切削效应是一大考验。有些孔质量的下降甚至发生在刀具的磨损征兆发生之前。 切削过程中由于CFRP纤维的硬度,刀具磨损很快。当粘合在较软而且粘性大的树脂中时,就可能出现纤维剥离、弹性错配以及层间破裂的趋势。这样很容易损坏孔入口、出口和孔壁,使其不符合质量要求。另外,当加工叠有钛或铝一类的金属时,刀具必须具有足够的穿透能力。
将新型CFRP材料引入到生产中需要新的方法,并且在建立工件材料属性时,基于刀具供应商推荐的应用最佳的刀具和切削参数的测试一直是主要的参考依据。它们并非均质材料,并且可加工性能比金属要差。CFRP需要根据表面、结构、纤维、树脂和厚度(孔深)进行区分。具有叠层时,金属叠板的种类以及厚度也是需要计入工件加工性能分析的重要因素。 机床设备与装夹的能力和稳定性会影响到切削刀具的选择。通常分自动型、动力型或手持型,体现到具体的设备类别则表现为CNC机床、机器人、轻便型自动进给设备或手动风钻。此外,由于工序要求和操作员的工作经验有所不同,需要在刀具选择上做相应的补偿。 所加工孔的数量往往被看作计算刀具成本的因素。在大批量、单一品种CFRP材料制孔时,需要选择经过优化的专用刀具才能更有效率。另一方面,如果孔数量较少,再加上CFRP增强复材的种类、零件外形、加工特征以及工件的装卡有很大变化,则意味着应选择通用型刀具。 |