碳纤维CFRP钻孔加工选华菱超硬PCD刀具,钻孔出质量高,可有效避免分层、毛刺、撕裂等缺陷,并有效提高钻孔质量。
碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂组成的的一种高性能结构材料,碳纤维增强复合材料(CFRP)具有较高的比强度、比刚性、耐用性,以及卓越的耐腐蚀性,还具有十分显著的轻量化效果,所以碳纤维复合材料(CFRP)和蜂窝材料(HONEYCOMB)称为制造飞机机身和机翼的理想材料,在航空航天行业中得到广泛应用。但在其钻孔加工的过程中,对钻削的刀具磨损较为严重,制出的孔容易出现分层、毛刺、撕裂等问题。
一、碳纤维CFRP钻孔加工缺陷
(1)分层:碳纤维CFRP钻孔过程中,碳纤维CFRP材料在钻削力的作用下产生层间应力,如果在孔出口一侧不施加足够的支撑,在孔出口处容易出现层间应力,若该应力超过了树脂基体的强度,就很容易使的碳纤维与树脂基体分开,产生分层缺陷,一般来说,钻削轴向力越大,层间应力越大,就越容易产生分层现象。
(2)毛刺:碳纤维CFRP具有非均匀性,并且碳纤维铺层方向对制孔有较大的影响,材料的各向异性,刀具在不同的位置切削碳纤维的不同角度,会使部分碳纤维受到拉伸作用而并非剪切作用,这些都是导致在碳纤维CFRP孔出口和入口处产生毛刺的因素。碳纤维复合材料对钻孔刀具的磨损比较严重,所以当刀具钝化后,不能顺利将碳纤维切断,也容易产生毛刺。
(3)撕裂:碳纤维CFRP的钻出有两个阶段,一是横刃作用阶段,横刃切削速度慢且不锋利,不能将材料切断。而是主切削作用阶段,主切削刃一边向外推挤,一边自身扭转,这些都容易产生撕裂。

二、碳纤维CFRP钻孔加工刀具解决方案
(1)碳纤维CFRP钻孔加工刀具材质
作为刀具材料,硬质合金和PCD
各有不同的优缺点,聚晶金刚石(PCD)是最硬的刀具材料,耐磨性能好,但易碎;硬质合金非常坚固,但加工碳纤维复合材料时磨损很快;华菱超硬PCD刀具采用硬质合金作为钻体材料,镶嵌焊接PCD
作为切削刃,硬质合金刀具可通过其钻尖设计和钻柄进行增强,同时在保证刀具后角和排屑能力最大化的前提下,确保更佳的加工效果,而PCD切削刃作为主要加工部位,可更好的发挥其高耐磨性的优势,提高孔加工质量。

(2)碳纤维CFRP钻孔加工刀具钻尖结构设计
针对不同的碳纤维CFRP钻削工况,需要采用不同钻尖形式和材质的华菱超硬PCD刀具。一种钻头周边处带有用以切断纤维的尖刺,适用于高纤维含量材料,具有降低孔中纤维破裂趋势的极强能力,可有效地避免劈裂和分层缺陷的发生,同时,也适用于碳纤维复合材料CFRP和铝叠层材料的钻削加工;一种钻头采用双顶角钻尖结构可使钻头能够平稳地切入和切出工件,适用于高树脂基的CFRP碳纤维复材,降低材料分层的风险。
为了获得更长的刀具寿命、更精确的孔公差和缩短加工时间,华菱超硬可根据不同的直径、长度、槽形和材质提供定制服务。

(3)配备自动化加工设备
华菱超硬PCD刀具通常应用在自动化加工设备,旨在优化刀具性能以及保证钻削CFRP碳纤维复材的时候孔质量的一致性。同时为了应用更高的切削速度,保证更小的孔入口和出口缺陷。
应用最新的刀具技术加工CFRP碳纤维复合材料以及CFRP复材+金属叠板材料,是成功的前提。作为超硬刀具方案的创新者与合作供应商,华菱超硬不断改进刀具技术工艺及定制PCD刀具,提供“量体裁衣式”刀具方案服务,致力于解决航空航天工业与其他行业中碳纤维复合材料加工时所面临的问题。
碳纤维CFRP钻孔加工选华菱超硬PCD刀具,钻孔出质量高,可有效避免分层、毛刺、撕裂等缺陷,并有效提高钻孔质量。