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復合材料的常規機械加工方法

時間:2011-02-27 11:04:44 來源:

一、鋸切

    玻璃纖維增強熱固性基體層壓板,采用手鋸或圓鋸切割。

    熱塑性復合材料采用帶鋸和圓鋸等常用工具時要加冷卻劑。石墨/環氧復合材料最好用鑲有硬質合金的刀具切割。鋸切時控制鋸子力度對保證鋸面質量至關重要。雖然鋸切溫度也是一種要控制的因素,但一般影響不大,因鋸切時碰到的最高溫度一般不會超過環氧樹脂的軟化溫度(182℃)。

    金屬基復合材料可用鑲有金剛石的線鋸鋸切,不過其切割速度較慢,而且只能作直線鋸切。采用金剛石砂輪對陶瓷基復合材料進行常規鋸切,可有兩種速度:一種是250r/min,另一種是4000r/min。這種鋸切會使切割面的陶瓷基復合材料有相當大的損壞。不過在較高鋸切速度時,損壞雖大,但斷面較為均勻。

    二、鉆孔和仿形銑

    在復合材料上鉆孔或作仿形銑時,一般采用干法。大多數熱固性復合材料層合板經鉆孔和仿形銑后會產生收縮,因此精加工時要考慮一定的余量,即鉆頭或仿形銑刀尺寸要略大于孔徑尺寸,并用碳化鎢或金剛石鉆頭或仿形銑刀。鉆孔時最好用墊板墊好,以免邊緣分層和外層撕裂。另外鉆頭必須保持鋒利,必須采用快速除去鉆屑和使工件溫升最小的工藝。

    熱塑性復合材料鉆孔時,更要避免過熱和鉆屑的堆積,為此鉆頭應有特定螺旋角,有寬而光滑的退屑槽,鉆頭錐尖要用特殊材料制造。一般鉆頭刃磨后的螺旋角約為10-15°,后角為9-20°,鉆頭錐角為60-120°。采用的鉆速不僅與被鉆材料有關,而且還與鉆孔大小和鉆孔深度有關。一般手電鉆轉速為900r/min時效果最佳,而固定式風鉆則在轉速為2100r/min和進給量為1.3mm/s時效果最佳。

    三、銑削、切割、車削和磨削

    聚合物基復合材料用常規普通車床或臺式車床就可方便地進行車削、鏜削和切割。目前加工刀具常用高速鋼、碳化鎢和金剛石刀頭。采用砂磨或磨削可加工出高精度的聚合物基復合材料零部件。最常用的是粒度為30-240的砂帶或鼓式砂輪機。大多數市售商用磨料均可使用,但最好采用合成樹脂粘接的碳化硅磨料。熱塑性聚合物基復合材料用常規機械打磨時,要加冷卻劑,以防磨料阻塞。磨削有兩種機械可用,一種是濕法砂帶磨床,另一種是干法或濕法研磨盤。使用碳化硅或氧化鋁砂輪研磨時不要用流動冷卻劑,以防工件變軟。

    復合材料層合板采用一般工藝就能在標準機床上銑削。黃銅銑刀、高速鋼銑刀、碳化鎢銑刀和金剛石銑刀均可使用。銑刀后角必須磨成7-12°,銑削刃要鋒利。高速鋼銑刀的銑削速度建議采用180-300m/min,進刀量采用0.05-0.13mm/r,采用風冷。

    熱塑性復合材料可以用金屬加工車床和銑床加工。高速鋼刀具只要保持鋒利,就能有效使用。當然采用碳化鎢或金剛石刀具效果更好。

    金屬基復合材料一般用切割、車削、銑削和磨削就可加工。對大多數金屬基復合材料而言,獲得優良機加工產品的前提是刀具要鋒利、切削速度要適當、要供給充足冷卻液或潤滑劑和進給速度要快。


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