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伊斯卡,不止专注于金属加工
Aug 25, 2020  来源:--  作者:-

 
       前言
  
       全球制造商们及技术专家持续探寻如何改良产品,考察采用不同种类的材料制造其产品以使得产品在市场上更具吸引力。为了在快速变化的世界里实现其目标,全部相关联要素需更柔性并乐于拥抱变化。当前,越来越多非金属材料的使用正快速增长,以往理所当然由传统材料占领的诸多应用领域现在已然采用非金属材料制造。复合材料及碳纤维增强复合材料(CFRP)的应用现已越来越普遍,这类材料的市场份额持续增长。
  
       在过去的三十年里,复合材料、塑料、陶瓷、以及无数的材料被CFRP取而代之,CFRP已成长为市场上占统治地位的新兴材料。复合材料持续野蛮渗透并占据新市场,这类材料的应用项目数呈持续增长态势。发展至今,现代复合材料在工程材料的市场占比率愈加可观,其应用已从日常用品衍生至了更复杂的小众领域。
  
       工业领域的领跑者,诸如汽车工业、航空工业以及能源工业走在了技术的前沿。例如,典型的呈规模化生产的风力发电机采用了三叶片式设计。这些叶片由玻璃纤维增强环氧树脂制成。而类似于碳纤维这样的新材料也逐渐被业内接纳,满足了大型风机叶片的高强度-重量比需求。现在,典型的适用于5MW风力发电机的圆周直径达60米的叶轮叶片已成为标准长度产品。
  
       复合材料的加工
  
       作为金属切削工业领域的领军企业之一,伊斯卡确保其多产的研发部门能持续创新研制出一系列前沿的切削刀具,刀具专为CFRP及复合材料的高效加工而特别设计。这些技术前沿的切削刀具为用户面对的颇具加工挑战性的材料提供了非常高效的加工制造解决方案。伊斯卡,不止专注于金属加工。
  
  
图1 加工复合材料的刀具
  
       在许多加工应用中,CFRP的高强度-重量比使得其成为全球航空工业及汽车工业颇为偏爱的材料。在人们的日常生活中,复合材料的应用呈日益增长的态势;如在运动器械、汽车、摩托车、日用消费品以及医疗保健产品。举一个医疗领域的应用案例,复合材料的采用为重建大的或具有复杂形状的缺失的头盖骨提供了新的办法。在这一领域,经预制、计算机生成、私人订制的碳纤维增强复合材料(CFRP)材料医疗植入物已开始使用。对世界各地的几乎所有工业领域的制造商及技术专家而言,这极其重要,他们需要为来自市场的新需求做足准备,足够灵活地寻找到CFRP及复合材料的新用途。
  
       作为金属切削领域的领军制造商之一,伊斯卡推出一系列具有高性能、高精度聚晶金刚石刀具(PCD)及钎焊立方氮化硼(CBN)刀尖的刀具。伊斯卡还推出一系列涂覆有先进金刚石涂层的具有各种几何形体的整体硬质合金刀具,以满足来自当今的金属胶合板、CFRP及复合材料工业领域的非常严苛的需求。伊斯卡还提供以下刀具:刀片、加工埋头螺钉孔的沉孔刀具、球头铣刀、立铣刀、仿形刀具、复合钻头、阶梯铰刀、沉孔阶梯钻头(可加工埋头螺钉孔)。此外,伊斯卡具有经验丰富的工程师团队还可为任何被加工材料的加工需求提供“非标订制”刀具。
  
  
图2 SUMOCHAM钻
  
  
图3 整体硬质合金立铣刀
  
       聚晶金刚石(PCD)刀具随现代工件材料的更高效加工需求的增长而增长;如有色金属、塑料、石墨基复合材料以及其它难加工材料或耐磨材料。CBN刀具用于加工硬度高于HRC45的淬硬钢件、铸铁件、超级合金件及其它特定材料。需谨记:“高品质刀具能提高生产率,降低生产成本”。伊斯卡研发部门致力于帮助解决加工这些复合材料的庞杂问题;事实上,伊斯卡仍在继续投入大量资金以期能为更多的应用提供解决方案。
  
       源于现用于满足技术前沿的飞机制造需求的复合材料质轻却非常强固,需要采用新的加工工艺来加工。通常而言,用于加工CFRP材料的刀具采用了涂覆有经久耐用的金刚石(PCD)涂层的刀片,vein PCD铣刀或焊接式回转刀具。
  
  
图4 PCD刀尖铣刀
  
       事实上,在加工CFRP这类复合材料时,并不会产生切屑;取而代之的材料去除机理用“破碎”来描述或许更恰当。切削刃“破碎”硬质碳纤维的作用远大于“剪切”材料。这一加工过程对刀具切削刃造成了相当大的磨耗,导致刀具的快速磨损。在复合材料的加工中,与其它切削刀具应用一样,刀具形状也决定着切削性能;然而,刀具基体材料也是影响切削性能的主要因素。若刀具基体不能保证切削刃具有高耐磨性以保持刀具几何形状并维持切削刃的锋利,刀具将快速磨损,并导致刀具几何形状迅速改变。为成功加工CFRP,伊斯卡研发出持久耐用的涂覆金刚石涂层的具有高硬度基体、锋利切削刃的硬质合金刀具。
  
       金刚石涂层通常指多晶金刚石涂层(PCD)。然而到目前为止,化学气相沉积的金刚石涂层(CVD)是实现100%纯金刚石涂层的唯一方式。CVD金刚石涂层的主要优势是能减少在加工具有高耐磨损性能的复合材料过程中产生的切削热及摩擦。
  
       尽管复合材料的加工作业看上去简单,有时仅需钻孔及修边,但是支撑这些复杂零件的夹具贴合性往往较差。因此,夹持复合材料的夹具是一笔相当大的工程投入。没有飞边、分层的干净利落的切削,或相反,不同材料层的堆叠需要工件被牢固夹持以对抗振动。
  
       结语
  
       伊斯卡高性能高精度的钎焊PCD或CBN刀尖的刀具及金刚石涂层刀具能降低用户生产成本,提高所制造零件的品质;与采用碳化钨硬质合金刀具加工相比,能显著提高在CFRP及复合材料加工中的性能。另外,还能获得更高精度、更出色的被加工表面质量。
  
       在工业界,伊斯卡以出色的客户服务、高品质刀具及高性价比而闻名。不止于体现在金属加工领域,也展现在CFRP及复合材料加工领域。
  





       (来源:伊斯卡刀具;作者:伊斯卡PCD & CBN 产品经理 Artur Kiliminik)
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