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碳纤维复合材料常见切削加工缺陷分析

日期:2016-11-07 16:49阅读次数:
  碳纤维复合材料的切削加工主要包括钻孔和铣削,由于它力学性能呈各向异性、层间强度低、硬度高、强度大、导热性差,传统的整体硬质合金刀具很难满足其高效的加工要求,给机械加工带来极大的困难。下面,小编就碳纤维复合材料常见的切削加工缺陷来分析一下。
 
碳纤维加工件
(图示:碳纤维加工件)

 
  钻削缺陷分析:
  碳纤维复合材料为多层不同铺设方向的碳纤维丝组合而成,用传统钻孔工艺加工时,极易产生毛刺、撕裂、分层等缺陷。例如使用普通硬质合金麻花刀具,麻花钻的横刃首先接触复合材料,由于横刃处为负前角,实际上产生的切削作用很小,只是滚卷和粉碎纤维,却是钻削力的主要来源。而碳纤维复合材料在不同方向的力学性能相差甚远,当纤维层受到的轴向拉力大于复合材料纤维层与纤维层之间的粘结强度时,材料内部就容易出现分层破坏。
 
  铣削缺陷分析:
  在碳纤维复合材料的铣削加工中,普通硬质合金立铣刀作为一种通用的经济刀具广泛存在于生产领域。铣削过程中,由于刀具右旋螺旋角的存在,复合材料的上、下表面均受到斜向上的切削力作用,此时材料下表面的纤维层刚性较好,容易完全被切断;而材料上表面的纤维层由于缺乏上方的支撑材料,不容易完全被切断,因此在工件的上表面易出现毛刺、撕裂,甚至是分层现象,影响工件表面质量。
 
  想要避免缺陷,刀具的选择和控制非常重要。针对沉孔、倒角、斜坡、弧度截面、螺纹孔等不同的加工要求,应该根据实际需求选择合适的刀具,另外切削的力度、角度也要控制好。
 
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