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伊斯卡,不止專注于金屬加工

發布時間:2020-08-25 | 來源:伊斯卡 | 作者:伊斯卡PCD & CBN 產品經理 Artur Kiliminik
前言

      全球制造商們及技術專家持續探尋如何改良產品,考察采用不同種類的材料制造其產品以使得產品在市場上更具吸引力。為了在快速變化的世界里實現其目標,全部相關聯要素需更柔性并樂于擁抱變化。當前,越來越多非金屬材料的使用正快速增長,以往理所當然由傳統材料占領的諸多應用領域現在已然采用非金屬材料制造。復合材料及碳纖維增強復合材料(CFRP)的應用現已越來越普遍,這類材料的市場份額持續增長。

      在過去的三十年里,復合材料、塑料、陶瓷、以及無數的材料被CFRP取而代之,CFRP已成長為市場上占統治地位的新興材料。復合材料持續野蠻滲透并占據新市場,這類材料的應用項目數呈持續增長態勢。發展至今,現代復合材料在工程材料的市場占比率愈加可觀,其應用已從日常用品衍生至了更復雜的小眾領域。

      工業領域的領跑者,諸如汽車工業、航空工業以及能源工業走在了技術的前沿。例如,典型的呈規模化生產的風力發電機采用了三葉片式設計。這些葉片由玻璃纖維增強環氧樹脂制成。而類似于碳纖維這樣的新材料也逐漸被業內接納,滿足了大型風機葉片的高強度-重量比需求。現在,典型的適用于5MW風力發電機的圓周直徑達60米的葉輪葉片已成為標準長度產品。

復合材料的加工

      作為金屬切削工業領域的領軍企業之一,伊斯卡確保其多產的研發部門能持續創新研制出一系列前沿的切削刀具,刀具專為CFRP及復合材料的高效加工而特別設計。這些技術前沿的切削刀具為用戶面對的頗具加工挑戰性的材料提供了非常高效的加工制造解決方案。伊斯卡,不止專注于金屬加工。

(圖1) 加工復合材料的刀具

      在許多加工應用中,CFRP的高強度-重量比使得其成為全球航空工業及汽車工業頗為偏愛的材料。在人們的日常生活中,復合材料的應用呈日益增長的態勢;如在運動器械、汽車、摩托車、日用消費品以及醫療保健產品。舉一個醫療領域的應用案例,復合材料的采用為重建大的或具有復雜形狀的缺失的頭蓋骨提供了新的辦法。在這一領域,經預制、計算機生成、私人訂制的碳纖維增強復合材料(CFRP)材料醫療植入物已開始使用。對世界各地的幾乎所有工業領域的制造商及技術專家而言,這極其重要,他們需要為來自市場的新需求做足準備,足夠靈活地尋找到CFRP及復合材料的新用途。

      作為金屬切削領域的領軍制造商之一,伊斯卡推出一系列具有高性能、高精度聚晶金剛石刀具(PCD)及釬焊立方氮化硼(CBN)刀尖的刀具。伊斯卡還推出一系列涂覆有先進金剛石涂層的具有各種幾何形體的整體硬質合金刀具,以滿足來自當今的金屬膠合板、CFRP及復合材料工業領域的非常嚴苛的需求。伊斯卡還提供以下刀具:刀片、加工埋頭螺釘孔的沉孔刀具、球頭銑刀、立銑刀、仿形刀具、復合鉆頭、階梯鉸刀、沉孔階梯鉆頭(可加工埋頭螺釘孔)。此外,伊斯卡具有經驗豐富的工程師團隊還可為任何被加工材料的加工需求提供“非標訂制”刀具。

(圖2) SUMOCHAM鉆



(圖3) 整體硬質合金立銑刀

      聚晶金剛石(PCD)刀具隨現代工件材料的更高效加工需求的增長而增長;如有色金屬、塑料、石墨基復合材料以及其它難加工材料或耐磨材料。CBN刀具用于加工硬度高于HRC45的淬硬鋼件、鑄鐵件、超級合金件及其它特定材料。需謹記:“高品質刀具能提高生產率,降低生產成本”。伊斯卡研發部門致力于幫助解決加工這些復合材料的龐雜問題;事實上,伊斯卡仍在繼續投入大量資金以期能為更多的應用提供解決方案。

      源于現用于滿足技術前沿的飛機制造需求的復合材料質輕卻非常強固,需要采用新的加工工藝來加工。通常而言,用于加工CFRP材料的刀具采用了涂覆有經久耐用的金剛石(PCD)涂層的刀片,vein PCD銑刀或焊接式回轉刀具。

(圖4) PCD刀尖銑刀

      事實上,在加工CFRP這類復合材料時,并不會產生切屑;取而代之的材料去除機理用“破碎”來描述或許更恰當。切削刃“破碎”硬質碳纖維的作用遠大于“剪切”材料。這一加工過程對刀具切削刃造成了相當大的磨耗,導致刀具的快速磨損。在復合材料的加工中,與其它切削刀具應用一樣,刀具形狀也決定著切削性能;然而,刀具基體材料也是影響切削性能的主要因素。若刀具基體不能保證切削刃具有高耐磨性以保持刀具幾何形狀并維持切削刃的鋒利,刀具將快速磨損,并導致刀具幾何形狀迅速改變。為成功加工CFRP,伊斯卡研發出持久耐用的涂覆金剛石涂層的具有高硬度基體、鋒利切削刃的硬質合金刀具。

      金剛石涂層通常指多晶金剛石涂層(PCD)。然而到目前為止,化學氣相沉積的金剛石涂層(CVD)是實現100%純金剛石涂層的唯一方式。CVD金剛石涂層的主要優勢是能減少在加工具有高耐磨損性能的復合材料過程中產生的切削熱及摩擦。

      盡管復合材料的加工作業看上去簡單,有時僅需鉆孔及修邊,但是支撐這些復雜零件的夾具貼合性往往較差。因此,夾持復合材料的夾具是一筆相當大的工程投入。沒有飛邊、分層的干凈利落的切削,或相反,不同材料層的堆疊需要工件被牢固夾持以對抗振動。

結語

      伊斯卡高性能高精度的釬焊PCD或CBN刀尖的刀具及金剛石涂層刀具能降低用戶生產成本,提高所制造零件的品質;與采用碳化鎢硬質合金刀具加工相比,能顯著提高在CFRP及復合材料加工中的性能。另外,還能獲得更高精度、更出色的被加工表面質量。

      在工業界,伊斯卡以出色的客戶服務、高品質刀具及高性價比而聞名。不止于體現在金屬加工領域,也展現在CFRP及復合材料加工領域。
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