各種復(fù)合材料的機(jī)械加工特點(diǎn)

一、玻璃鋼
    玻璃鋼是玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂基復(fù)合材料的俗稱，屬難切削材料。玻璃鋼有酚醛樹脂基、環(huán)氧樹脂基、不飽和聚酯樹脂基等。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。樹脂基體不同,可切削性也不相同。環(huán)氧樹脂基比酚醛樹脂基難切削。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類及M類硬質(zhì)合金磨損也大，以K類磨損最小。K類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，精車時(shí)aP＝0.05~0.2mm。
二、熱塑性樹脂基復(fù)合材料
熱塑性樹脂基復(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，以避免過熱，過熱會(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、車削等二次加工工藝。
    傳統(tǒng)的切割、車削、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/潤滑劑和較大的進(jìn)刀量，可以得到很好的效果。一般來說，金剛石刀具要比硬質(zhì)合金及陶瓷刀具好，可更適用于高速車削。反過來，如果使用碳化物刀具，若車削速度低，則刀具壽命長。線鋸也可用來割MMC，但一般速度較慢，只能切直線。
    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，必須通過新途徑對(duì)其加工性能進(jìn)行研究。