各種復(fù)合材料的機(jī)械加工特點(diǎn)

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:2468

一、玻璃鋼
    玻璃鋼是玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的俗稱(chēng),屬難切削材料。玻璃鋼有酚醛樹(shù)脂基、環(huán)氧樹(shù)脂基、不飽和聚酯樹(shù)脂基等。玻璃纖維填料的主要成分是SiO2,堅(jiān)硬耐磨,強(qiáng)度高, 耐熱,比木粉作填料的塑料可切性差。樹(shù)脂基體不同,可切削性也不相同。環(huán)氧樹(shù)脂基比酚醛樹(shù)脂基難切削。試驗(yàn)證明,切削玻璃鋼的刀具材料以高速鋼磨損最嚴(yán)重,P類(lèi)及M類(lèi)硬質(zhì)合金磨損也大,以K類(lèi)磨損最小。K類(lèi)中又以含鈷量最少的K10最耐磨損,而用金剛石或立方氮化硼刀具切削加工玻璃鋼,可大大提高生產(chǎn)效率。選擇刀具幾何參數(shù)時(shí),對(duì)玻璃纖維含量高的玻璃鋼板材、模壓材料和纏繞材料,使r0=20~25°;對(duì)纖維纏繞材料,使r0=20~30°。由于玻璃鋼回彈性較大,后角要選大值,使a0=8~14°;副偏角小些,可降低表面粗糙度,精車(chē)時(shí)為6~8°。加工易脫層、起毛的卷管和纖維纏繞玻璃鋼,應(yīng)采用6~15°刃傾角。切削時(shí)v=40~100m/min,f=0.1~0.5 mm/r,aP=0.5~3.5mm,精車(chē)時(shí)aP=0.05~0.2mm。
二、熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料
熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料機(jī)械加工的基本加工特點(diǎn)是:
1) 加工時(shí)加冷卻劑,以避免過(guò)熱,過(guò)熱會(huì)使工件熔化;
2) 采用高速切削;
3) 切削刀具要有足夠容量的排屑槽;
4) 采用小的背吃刀量和小的進(jìn)給量;
5) 車(chē)刀應(yīng)磨成一定的傾角,以盡量減少刀具切削力和推力;
6) 熱塑性復(fù)合材料鉆孔應(yīng)用麻花鉆;
7) 應(yīng)采用碳化鎢或金剛砂刀具,或用特殊的塑料用高速鋼刀具;
8) 工件必須適當(dāng)支承(背部墊實(shí)),以避免切削壓力造成的分層;
9) 精密機(jī)械加工時(shí),要考慮塑性記憶和加工車(chē)間的室溫;
10) 刀頭和刀具要鋒利,鈍刀具會(huì)增加工件上的切削力。
三、金屬基復(fù)合材料
    金屬基復(fù)合材料(MMC)的最大特點(diǎn)是成型性能好,一次成型后已基本能滿(mǎn)足使用要求。但是隨著復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,特別是MMC在工業(yè)及宇航領(lǐng)域中的應(yīng)用,對(duì)這種材料的加工和精加工日趨重要。例如美國(guó)制造的大型SiC/Al板材,需采用噴水切割并用標(biāo)準(zhǔn)鋼連接件固定在金屬基復(fù)合材料梁上,戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈上用的體積百分比為25%SiC顆粒增強(qiáng)2124鋁基復(fù)合材料的擠壓毛坯必須采用金剛石刀具加工后才能應(yīng)用,這樣就相應(yīng)產(chǎn)生了水切割、鉆孔、車(chē)削等二次加工工藝。
    傳統(tǒng)的切割、車(chē)削、銑削、磨削等工藝一般都可用于MMC,但是刀具磨損較嚴(yán)重,往往隨著增強(qiáng)材料體積分?jǐn)?shù)和尺寸的增大而加劇。且大顆;蚶w維抵抗脫落的能力較強(qiáng),因而刀具所受應(yīng)力較強(qiáng)。因此,對(duì)于一些單纖維增強(qiáng)的MMC,往往必須用有金剛石尖或鑲嵌有金剛石的刀具。對(duì)于短纖維或粒子復(fù)合材料,有時(shí)也采用碳化鎢或高速鋼工具。增強(qiáng)體的強(qiáng)度對(duì)刀具的磨損也有影響。一般增強(qiáng)體的強(qiáng)度越高,切削加工就越困難。研究發(fā)現(xiàn),碳化硅晶須增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料要比其它鋁基復(fù)合材料難加工。對(duì)于多數(shù)MMC,使用銳利的刀具,合適的切削速度,大量的冷卻/潤(rùn)滑劑和較大的進(jìn)刀量,可以得到很好的效果。一般來(lái)說(shuō),金剛石刀具要比硬質(zhì)合金及陶瓷刀具好,可更適用于高速車(chē)削。反過(guò)來(lái),如果使用碳化物刀具,若車(chē)削速度低,則刀具壽命長(zhǎng)。線(xiàn)鋸也可用來(lái)割MMC,但一般速度較慢,只能切直線(xiàn)。
    由于復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料有著不同的特點(diǎn),所以復(fù)合材料的切削加工與金屬材料有著本質(zhì)的區(qū)別,因此不能將從加工傳統(tǒng)材料中獲得的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)直接應(yīng)用于復(fù)合材料的加工,必須通過(guò)新途徑對(duì)其加工性能進(jìn)行研究。

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