前言

      全球制造商們及技術(shù)專家持續(xù)探尋如何改良產(chǎn)品，考察采用不同種類的材料制造其產(chǎn)品以使得產(chǎn)品在市場上更具吸引力。為了在快速變化的世界里實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，全部相關(guān)聯(lián)要素需更柔性并樂于擁抱變化。當(dāng)前，越來越多非金屬材料的使用正快速增長，以往理所當(dāng)然由傳統(tǒng)材料占領(lǐng)的諸多應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在已然采用非金屬材料制造。復(fù)合材料及碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)的應(yīng)用現(xiàn)已越來越普遍，這類材料的市場份額持續(xù)增長。

      在過去的三十年里，復(fù)合材料、塑料、陶瓷、以及無數(shù)的材料被CFRP取而代之，CFRP已成長為市場上占統(tǒng)治地位的新興材料。復(fù)合材料持續(xù)野蠻滲透并占據(jù)新市場，這類材料的應(yīng)用項(xiàng)目數(shù)呈持續(xù)增長態(tài)勢。發(fā)展至今，現(xiàn)代復(fù)合材料在工程材料的市場占比率愈加可觀，其應(yīng)用已從日常用品衍生至了更復(fù)雜的小眾領(lǐng)域。

      工業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，諸如汽車工業(yè)、航空工業(yè)以及能源工業(yè)走在了技術(shù)的前沿。例如，典型的呈規(guī)模化生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用了三葉片式設(shè)計(jì)。這些葉片由玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂制成。而類似于碳纖維這樣的新材料也逐漸被業(yè)內(nèi)接納，滿足了大型風(fēng)機(jī)葉片的高強(qiáng)度-重量比需求。現(xiàn)在，典型的適用于5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)的圓周直徑達(dá)60米的葉輪葉片已成為標(biāo)準(zhǔn)長度產(chǎn)品。

復(fù)合材料的加工

      作為金屬切削工業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一，伊斯卡確保其多產(chǎn)的研發(fā)部門能持續(xù)創(chuàng)新研制出一系列前沿的切削刀具，刀具專為CFRP及復(fù)合材料的高效加工而特別設(shè)計(jì)。這些技術(shù)前沿的切削刀具為用戶面對的頗具加工挑戰(zhàn)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。


      在許多加工應(yīng)用中，CFRP的高強(qiáng)度-重量比使得其成為全球航空工業(yè)及汽車工業(yè)頗為偏愛的材料。在人們的日常生活中，復(fù)合材料的應(yīng)用呈日益增長的態(tài)勢;如在運(yùn)動器械、汽車、摩托車、日用消費(fèi)品以及醫(yī)療保健產(chǎn)品。舉一個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用案例，復(fù)合材料的采用為重建大的或具有復(fù)雜形狀的缺失的頭蓋骨提供了新的辦法。在這一領(lǐng)域，經(jīng)預(yù)制、計(jì)算機(jī)生成、私人訂制的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)材料醫(yī)療植入物已開始使用。對世界各地的幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域的制造商及技術(shù)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(zhǔn)備，足夠靈活地尋找到CFRP及復(fù)合材料的新用途。

      作為金屬切削領(lǐng)域的領(lǐng)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(jìn)金剛石涂層的具有各種幾何形體的整體硬質(zhì)合金刀具，以滿足來自當(dāng)今的金屬膠合板、CFRP及復(fù)合材料工業(yè)領(lǐng)域的非常嚴(yán)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(fù)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(jīng)驗(yàn)豐富的工程師團(tuán)隊(duì)還可為任何被加工材料的加工需求提供“非標(biāo)訂制”刀具。


      聚晶金剛石(PCD)刀具隨現(xiàn)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(fù)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(jǐn)記：“高品質(zhì)刀具能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本”。伊斯卡研發(fā)部門致力于幫助解決加工這些復(fù)合材料的龐雜問題;事實(shí)上，伊斯卡仍在繼續(xù)投入大量資金以期能為更多的應(yīng)用提供解決方案。

      源于現(xiàn)用于滿足技術(shù)前沿的飛機(jī)制造需求的復(fù)合材料質(zhì)輕卻非常強(qiáng)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(jīng)久耐用的金剛石(PCD)涂層的刀片，vein PCD銑刀或焊接式回轉(zhuǎn)刀具。


      事實(shí)上，在加工CFRP這類復(fù)合材料時(shí)，并不會產(chǎn)生切屑;取而代之的材料去除機(jī)理用“破碎”來描述或許更恰當(dāng)。切削刃“破碎”硬質(zhì)碳纖維的作用遠(yuǎn)大于“剪切”材料。這一加工過程對刀具切削刃造成了相當(dāng)大的磨耗，導(dǎo)致刀具的快速磨損。在復(fù)合材料的加工中，與其它切削刀具應(yīng)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(dǎo)致刀具幾何形狀迅速改變。為成功加工CFRP，伊斯卡研發(fā)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(zhì)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(xué)氣相沉積的金剛石涂層(CVD)是實(shí)現(xiàn)100%純金剛石涂層的唯一方式。CVD金剛石涂層的主要優(yōu)勢是能減少在加工具有高耐磨損性能的復(fù)合材料過程中產(chǎn)生的切削熱及摩擦。

      盡管復(fù)合材料的加工作業(yè)看上去簡單，有時(shí)僅需鉆孔及修邊，但是支撐這些復(fù)雜零件的夾具貼合性往往較差。因此，夾持復(fù)合材料的夾具是一筆相當(dāng)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(jié)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(chǎn)成本，提高所制造零件的品質(zhì);與采用碳化鎢硬質(zhì)合金刀具加工相比，能顯著提高在CFRP及復(fù)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(zhì)量。

      在工業(yè)界，伊斯卡以出色的客戶服務(wù)、高品質(zhì)刀具及高性價(jià)比而聞名。不止于體現(xiàn)在金屬加工領(lǐng)域，也展現(xiàn)在CFRP及復(fù)合材料加工領(lǐng)域。