作者:郑建华 高建勋
摘要:针对树脂基玻璃纤维复合材料的特点,通过采用不同刀具的切削对比试验,选择出适合切削树脂基玻璃纤维复合材料的刀具,确定了切削工艺参数,稳定了切削工艺,提高了生产效率及被切削件的质量。

 

以树脂为基体的玻璃纤维复合材料具有比强度和比刚度高、良好的抗疲劳性、独特的可设计性等优良特性,已被广泛应用于航空航天、国防军工及民用等诸多领域。

 

1、树脂基玻璃纤维复合材料的切削特性

 

树脂基玻璃纤维复合材料由硬的玻璃纤维和软的树脂基体组成,缠绕成形的树脂基玻璃纤维复合材料,其玻璃纤维的含量达80%左右,这种材料的强度和硬度都大于45#钢和40Cr钢,而密度只有大约2.2g/cm 。

 佳工机电网

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中,影响刀具寿命的因素同金属材料切削一样,主要有切削热、摩擦和刃口的切削压力,而树脂基玻璃纤维复合材料中硬的质点玻璃纤维,类似于砂轮中的磨料,对刀具进行研磨,使刀具磨损加快,切削条件恶化。

 

树 脂基玻璃纤维复合材料的切削加工性比金属材料差,在金属材料的切削过程中所产生的切削热80%左右随切屑排走,10%左右传给切削工件,只有 10%左右传给刀具本身(见图1)。而在树脂基玻璃纤维复合材料切削加工中,玻璃纤维复合材料硬度高且是热的不良导体,切削过程中产生的热量难以在加工中 随切屑排除,大部分传给了刀具本身,使切削区温度迅速上升,加速刀具的磨损。刀具磨损后,切削力增大使切削热迅速增大,由于树脂基玻璃纤维复合材料纤维的 各向异性及层间剪切强度低的特性,使材料在切削力的作用下容易产生分层、毛刺、撕裂、烧伤等缺陷,加工质量难以保证。因此,根据树脂增强玻璃纤维复合材料 的特点,为达到良好的切削效果,选择理想的刀具、确定合理的工艺参数是至关重要的。

 图1:金属切削时热量分布情况

2、树脂基玻璃纤维复合材料切削刀具的选择使用情况

 

某玻璃纤维缠绕管类零件,长1300mm,外圆为Ф130mm,为满足与其他零件的配合要求,需要对外圆进行切削加工,由于该零件的特殊要求,切削加工中不能使用冷却液,这就给切削加工带来了难度。

 

2.1硬质合金刀具的使用情况

 

根 据该零件的特点,我们最初选用的是可转位硬质合金刀具,主要从耐热性和耐磨性来考虑,选用的刀具为刀尖角为80°的等边不等角六边形、0°后 角、6°前角、单面C形断屑槽,型号为WNUM130716RC5刀片,材质为YT758,这种刀具的特点是耐热性和抗氧化性好,高温硬度高,耐磨性好, 适用于加工高硬度材质的零件。在用这种刀片切削该玻璃纤维复合材料零件的外圆时,刀具磨损严重、零件外表面粗糙有撕裂痕迹。切削过程中需将刀头拆下磨刀才 能继续切削,刀具手工刃磨一次只能车削一刀,这样每切削一个零件需要磨刀、对刀2~3次,如果刀具不锋利时进行切削,则会造成工件外表面有撕裂痕迹(见图 2),甚至产生过多热量烧伤工件,致使工件报废。根据这种情况,在切削时分成粗、精两次加工,分别由粗、精两把刀两次装夹对刀加工而成,在粗加工时切削参 数采用切深ap=0.8mm,Vc=130m/min,f=0.61mm/r,快速去处余量;在精加工时切削参数采用切深 ap=0.3mm,Vc=130m/min,f=0.3mm/r,精加工后用150#细砂布抛光到尺寸。用这种刀具切削生产效率低,每班加工7~8件,操 作者的劳动强度大,对操作者的要求也高,质量也不稳定,不能满足产品的批量生产要求。

 图2 切削撕裂的照片



 

针 对于上述情况,经过了解和对比,我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、0°后角、刀具型号为TNMX 160408-WM的刀片,材质为GC4015,这种刀具表面为金黄色TiN涂层的硬质合金,可以降低刀片表面的摩擦系数,增加刀具的耐磨性。在以相同的 切削参数进行加工时,加工完一刀后发现刀片涂层已严重磨损(如图3),零件外表粗糙并有撕裂痕,显然这种刀具不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要 求。

 图3:刀片涂层磨损照片

2.3高效刀具的选用情况

 

2.3.1 采用高硬度刀具试验证明,用高速工具钢、普通硬质合金刀具加工树脂基玻璃纤维复合材料时,刀具磨损极为严重,加工效率低下,因而必须选 用更高硬度的刀具。聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下由一层人造的金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。以硬质合金为基体结合的镶尖刀片具有 良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能。与硬质合金相比,其硬度高3~4倍,耐磨性和寿命提高100余倍,同时刀具的刃口非常锋利,摩擦系数小,适合有色金属 和非金属材料的加工。结合以上特点,我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、7°后角、刀具型号为TCMW 16T308-FP、材质为CD10的聚晶金刚石刀片。

 

2.3.2切削工艺参数的选定

 

聚晶金刚石刀片是一种新型高效刀 具,在使用参数推荐手册中,列出有色金属的推荐切削参数,对于树脂基玻璃纤维复合材料的切削,手册中没有提及,其 它的切削手册中也没有涉及到此类材料加工切削参数,所以在实际的加工过程中,我们根据加工经验,结合硬质合金时切削参数,进行了一系列的工艺试验,最后针 对这种零件和材料特点,确定了一个工艺参数为切深ap=1.1mm,Vc=110~130m/min,f=0.25~0.35mm/r。实行切削余量一次 去除,减少一次走刀。经过多次切削试验表明,刀具十分稳定,平均每个刀尖可加工150件零件,连续加工150件零件没有磨刀,刀尖略有磨损,所加工的零件 表面光洁度良好(如图4),加工后的零件光洁度不用砂布抛光就能达到要求,大大减轻了操作者的劳动强度,同时刃磨刀具、抛光等辅助时间也大大减少,降低了 加工成本。用该刀具每班可加工零件20件,生产效率提高1倍多,所加工的零件质量大大提高,稳定了切削工艺。

图4 金刚石刀具切削良好光洁度照片

3、结论

 

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中,使用聚晶金刚石刀片,并按合理的切削工艺参数进行加工,可以稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削工艺,提高加工效率,降低了加工成本,提高零件的加工质量。

 

参考文献 1、黄家康,岳红军,董永琪 .复合材料成形技术 .北京:化学工业出版社.1999 2、张基岚 .机夹可转位刀具手册 .机械工业出版社.1998 3、蔡闻峰等 树脂基炭纤维复合材料制孔缺陷及钻削工艺研究 工程塑料应用 2005,33(10):32

 

郑建华 男 河北太行机械工业有限公司工艺研究所副所长 工程师 高建勋 男河北太行机械工业有限公司工艺研究所 高级工程师 (end)

引用出處: 

 http://www.newmaker.com/art_18622.html

歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計複合式再研磨機PCD地板專用企口鑽石組合刀具粉末造粒成型機主機版專用頂級電桿PCD V-Cut捨棄式圓鋸片組粉末成型機航空機械鉸刀主機版專用頂級電汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具銑刀與切斷複合再研磨機銑刀與鑽頭複合再研磨機銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭迎您親自體驗!!  

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com  bw@tool-tool.com  www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com/ / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструментыПустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillMetal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolMetal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer. 

Bewise Inc.  www.tool-tool.com

ようこそBewise Inc.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンドミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。     

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz. 

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

創作者介紹
創作者 beeway 的頭像
beeway

BW Professional Cutter Expert www.tool-tool.com

beeway 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()