| 以樹脂為基體的玻璃纖維複合材料具有比強度和比剛度高、良好的抗疲勞性、獨特的可設計性等優良特性，已被廣泛應用於航空航天、國防軍工及民用等諸多領域。
1、樹脂基玻璃纖維複合材料的切削特性
樹脂基玻璃纖維複合材料由硬的玻璃纖維和軟的樹脂基體組成，纏繞成形的樹脂基玻璃纖維複合材料，其玻璃纖維的含量達80%左右，這種材料的強度和硬度都大於45#鋼和40Cr鋼，而密度隻有大約2.2g/cm 。
在樹脂基玻璃纖維複合材料的切削過程中，影響刀具壽命的因素同金屬材料切削一樣，主要有切削熱、摩(mo)擦(ca)和(he)刃(ren)口(kou)的(de)切(qie)削(xue)壓(ya)力(li)，而(er)樹(shu)脂(zhi)基(ji)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)中(zhong)硬(ying)的(de)質(zhi)點(dian)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)，類(lei)似(si)於(yu)砂(sha)輪(lun)中(zhong)的(de)磨(mo)料(liao)，對(dui)刀(dao)具(ju)進(jin)行(xing)研(yan)磨(mo)，使(shi)刀(dao)具(ju)磨(mo)損(sun)加(jia)快(kuai)，切(qie)削(xue)條(tiao)件(jian)惡(e)化(hua)。
圖1:金屬切削時熱量分布情況
2、樹脂基玻璃纖維複合材料切削刀具的選擇使用情況
某玻璃纖維纏繞管類零件，長1300mm，外圓為Ф130mm，為(wei)滿(man)足(zu)與(yu)其(qi)他(ta)零(ling)件(jian)的(de)配(pei)合(he)要(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)對(dui)外(wai)圓(yuan)進(jin)行(xing)切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)，由(you)於(yu)該(gai)零(ling)件(jian)的(de)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)中(zhong)不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)冷(leng)卻(que)液(ye)，這(zhe)就(jiu)給(gei)切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)帶(dai)來(lai)了(le)難(nan)度(du)。
2.1硬質合金刀具的使用情況
根據該零件的特點，我們最初選用的是可轉位硬質合金刀具，主要從耐熱性和耐磨性來考慮，選用的刀具為刀尖角為80°的等邊不等角六邊形、0°後角、6°前角、單麵C形斷屑槽，型號為WNUM130716RC5刀片，材質為YT758，這(zhe)種(zhong)刀(dao)具(ju)的(de)特(te)點(dian)是(shi)耐(nai)熱(re)性(xing)和(he)抗(kang)氧(yang)化(hua)性(xing)好(hao)，高(gao)溫(wen)硬(ying)度(du)高(gao)，耐(nai)磨(mo)性(xing)好(hao)，適(shi)用(yong)於(yu)加(jia)工(gong)高(gao)硬(ying)度(du)材(cai)質(zhi)的(de)零(ling)件(jian)。在(zai)用(yong)這(zhe)種(zhong)刀(dao)片(pian)切(qie)削(xue)該(gai)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)零(ling)件(jian)的(de)外(wai)圓(yuan)時(shi)，刀(dao)具(ju)磨(mo)損(sun)嚴(yan)重(zhong)、零ling件jian外wai表biao麵mian粗cu糙cao有you撕si裂lie痕hen跡ji。切qie削xue過guo程cheng中zhong需xu將jiang刀dao頭tou拆chai下xia磨mo刀dao才cai能neng繼ji續xu切qie削xue，刀dao具ju手shou工gong刃ren磨mo一yi次ci隻zhi能neng車che削xue一yi刀dao，這zhe樣yang每mei切qie削xue一yi個ge零ling件jian需xu要yao磨mo刀dao、對刀2~3次，如果刀具不鋒利時進行切削，則會造成工件外表麵有撕裂痕跡（見圖2），甚至產生過多熱量燒傷工件，致使工件報廢。根據這種情況，在切削時分成粗、精兩次加工，分別由粗、精兩把刀兩次裝夾對刀加工而成，在粗加工時切削參數采用切深ap=0.8mm，Vc＝130m/min，f=0.61mm/r，快速去處餘量；在精加工時切削參數采用切深ap=0.3mm，Vc＝130m/min，f=0.3mm/r，精加工後用150#細砂布拋光到尺寸。用這種刀具切削生產效率低，每班加工7～8件，操作者的勞動強度大，對操作者的要求也高，質量也不穩定，不能滿足產品的批量生產要求。
圖2 切削撕裂的照片
2.2塗層刀具的試用情況
針對於上述情況，經過了解和對比，我們選用了山特維克公司生產的刀尖角為60°的等邊三角形、0°後角、刀具型號為TNMX 160408-WM的刀片，材質為GC4015，這種刀具表麵為金黃色TiN塗tu層ceng的de硬ying質zhi合he金jin，可ke以yi降jiang低di刀dao片pian表biao麵mian的de摩mo擦ca係xi數shu，增zeng加jia刀dao具ju的de耐nai磨mo性xing。在zai以yi相xiang同tong的de切qie削xue參can數shu進jin行xing加jia工gong時shi，加jia工gong完wan一yi刀dao後hou發fa現xian刀dao片pian塗tu層ceng已yi嚴yan重zhong磨mo損sun（如圖3），零件外表粗糙並有撕裂痕，顯然這種刀具不能滿足樹脂基玻璃纖維複合材料的切削要求。
圖3:刀片塗層磨損照片
2.3高效刀具的選用情況
2.3.1采用高硬度刀具
試驗證明，用高速工具鋼、普通硬質合金刀具加工樹脂基玻璃纖維複合材料時，刀具磨損極為嚴重，加工效率低下，因而必須選用更高硬度的刀具。聚晶金剛石（PCD）是在高溫高壓下由一層人造的金剛石微粉加溶劑和催化劑聚合而成的多晶體材料。以硬質合金為基體結合的鑲尖刀片具有良好的抗衝擊、抗彎強度和抗振性能。與硬質合金相比，其硬度高3～4倍，耐磨性和壽命提高100餘(yu)倍(bei)，同(tong)時(shi)刀(dao)具(ju)的(de)刃(ren)口(kou)非(fei)常(chang)鋒(feng)利(li)，摩(mo)擦(ca)係(xi)數(shu)小(xiao)，適(shi)合(he)有(you)色(se)金(jin)屬(shu)和(he)非(fei)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)加(jia)工(gong)。結(jie)合(he)以(yi)上(shang)特(te)點(dian)，我(wo)們(men)選(xuan)用(yong)了(le)山(shan)特(te)維(wei)克(ke)公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)的(de)刀(dao)尖(jian)角(jiao)為(wei)60°的等邊三角形、7°後角、刀具型號為TCMW 16T308-FP、材質為CD10的聚晶金剛石刀片。
2.3.2切削工藝參數的選定
聚ju晶jing金jin剛gang石shi刀dao片pian是shi一yi種zhong新xin型xing高gao效xiao刀dao具ju，在zai使shi用yong參can數shu推tui薦jian手shou冊ce中zhong，列lie出chu有you色se金jin屬shu的de推tui薦jian切qie削xue參can數shu，對dui於yu樹shu脂zhi基ji玻bo璃li纖xian維wei複fu合he材cai料liao的de切qie削xue，手shou冊ce中zhong沒mei有you提ti及ji，其qi它ta的de切qie削xue手shou冊ce中zhong也ye沒mei有you涉she及ji到dao此ci類lei材cai料liao加jia工gong切qie削xue參can數shu，所suo以yi在zai實shi際ji的de加jia工gong過guo程cheng中zhong，我wo們men根gen據ju加jia工gong經jing驗yan，結jie合he硬ying質zhi合he金jin時shi切qie削xue參can數shu，進jin行xing了le一yi係xi列lie的de工gong藝yi試shi驗yan，最zui後hou針zhen對dui這zhe種zhong零ling件jian和he材cai料liao特te點dian，確que定ding了le一yi個ge工gong藝yi參can數shu為wei切qie深shenap=1.1mm，Vc＝110~130m/min，f=0.25~0.35mm/r。實行切削餘量一次去除，減少一次走刀。經過多次切削試驗表明，刀具十分穩定，平均每個刀尖可加工150件零件，連續加工150件零件沒有磨刀，刀尖略有磨損，所加工的零件表麵光潔度良好（如圖4），加工後的零件光潔度不用砂布拋光就能達到要求，大大減輕了操作者的勞動強度，同時刃磨刀具、拋光等輔助時間也大大減少，降低了加工成本。用該刀具每班可加工零件20件，生產效率提高1倍多，所加工的零件質量大大提高，穩定了切削工藝。
圖4 金剛石刀具切削良好光潔度照片
3、結論
在zai樹shu脂zhi基ji玻bo璃li纖xian維wei複fu合he材cai料liao的de切qie削xue過guo程cheng中zhong，使shi用yong聚ju晶jing金jin剛gang石shi刀dao片pian，並bing按an合he理li的de切qie削xue工gong藝yi參can數shu進jin行xing加jia工gong，可ke以yi穩wen定ding樹shu脂zhi基ji玻bo璃li纖xian維wei複fu合he材cai料liao的de切qie削xue工gong藝yi，提ti高gao加jia工gong效xiao率lv，降jiang低di了le加jia工gong成cheng本ben，提ti高gao零ling件jian的de加jia工gong質zhi量liang。 |