Современный высокопроизводительный
металлорежущий инструмент и станочная оснастка


В нашем магазине Вы можете купить твердосплавное сверло
разных диаметров для любого применения
Контакты: , +7 (495) 759-84-63

Твердосплавное сверло для обработки композитных материалов

Твердосплавное сверло для обработки композитных материалов
Укрепленные углеволокном полимеры очень прочны, обладают лёгким весом и уже скоро будут использоваться во многих новых отраслях промышленности. Данный тип материала ещё не совсем изучен и постоянно совершенствуется, поэтому большое количество вопросов возникает перед тем, как купить твердосплавное сверло. Основные параметры, которыми должны обладать твердосплавные свёрла для сверления композитов, должны быть высокие положительные углы режущей кромки для уменьшения силы резания и , соответственно, уменьшения выделения количества тепла, а также значительно малые углы наклона, чтобы предотвратить режущие кромки от лишнего затирания при соприкосновении с обрабатываемым материалом. Лёгкие композитные материалы, обычно известные как укреплённые пластмассы, становятся более популярными для различных отраслей промышленности: космической, автомобильной, медицинской и других. Поэтому для обеспечения качества изделий из них и увеличения производительности при их производстве начинают требоваться новые твердосплавные свёрла и другие инструменты, а также новые стратегии и методы обработки. В настоящее время использование этого типа материала занимает только небольшую часть от общего производства, но поскольку цены на него постепенно понижаются, то в дальнейшем его использование, конечно, должно увеличиться. Композитные материалы, как правило, весят меньше и намного более прочны, даже чем алюминий, схожий по общим механическим свойствам. Как и большинство других металлов, алюминий со временем всё-таки постепенно теряет свои механические характеристики, чего не происходит с композитными материалами. Когда они поступают на производство для дальнейшей механической обработки, технологи и операторы станков должны предварительно изучить много информации и найти правильные методы обработки. Усложняет ситуацию то, что композитные материалы с точки зрения своего химического состава и структуры во многом похожи на стали. Они тоже являются широким термином для обобщённой группы материалов, механические свойства которых, а также обрабатываемость резанием могут значительно изменяться в зависимости от их химического состава и структуры. Когда дело доходит до композитных материалов с укреплённым полимерами углеволокном, то наиболее распространены соединения полимерных матриц. Этот материал состоит из основанной на полимере смолы в качестве матрицы и множества волокон, включая стекло, углерод и арамид, для укрепления и увеличения прочности. Использование композитов в космической отрасли, при создании кузова автомобиля высокого уровня или лопаток турбин ветрогенераторов всё больше распространяется сегодня. Спрессованные материалы, часто названные "материалами сэндвича", а объединение алюминия или титана наряду с углеволокном исполняет роль структуры. Хоть и химический состав композитов может значительно меняться, у них всех есть одна общая черта - они очень прочны. Это означает, что PVD алмазное покрытие на твердосплавных свёрлах или другие инструменты из PCD, которые являются очень износостойкими, твёрдыми и, как правило, принимаются в качестве лучшего выбора композитных материалов. Такие твердосплавные свёрла также помогают устранить наиболее распространённую проблему, связанную со сложной механической обработкой - это расслаивание композитов. Расслаивание или “эффект вулкана”, происходит, когда режущие кромки по наружному диаметру твердосплавного сверла ломаются от повторяющегося контакта с заготовкой. Эта преждевременная поломка может быть вызвана многими факторами, но обычно она может прослеживаться от неправильной геометрии режущей кромки до неправильных эксплуатационных параметров и режимов резания.

Исходя из всех вышеуказанных факторов, производственные предприятия, которые собираются обрабатывать композитные материалы, должны знать несколько особенностей, прежде чем они начнут их механическую обработку. Например, в то время как композитные материалы действительно обрабатываются на тех же самых станках, что и металлические заготовки, то твердосплавные свёрла и другой инструмент уже значительно будут отличаться. Когда режущая кромка твердосплавного сверла встречает заготовку из композита, то удаление стружки этого материала происходит, как раскалывание, т.е. в противоположность обычному формированию металлической стружки, которая получается в процессе механической обработке стальных заготовок. В зависимости от конфигурации структуры углеволокна стружка может быть и пылью, и иметь типичную завитую форму. Даже если полученная стружка может быть точно такой же, как и при механической обработке металла, но энергия, произведенная процессом резания, становится выделяемым теплом. Без стружки, которая поглощает и уносит это тепло из зоны обработки, процесс резания может расплавить и повредить обрабатываемую заготовку из композита. Поэтому у твердосплавного сверла и других инструментов для обработки композитных материалов должны быть высокие положительные углы режущей геометрии. Это позволяет помочь снизить выделяемое в зоне резания тепло и обеспечить достаточные углы резания, чтобы препятствовать выкрашиванию и обрыву краёв материала во время процесса сверления. Поскольку смазывающе-охлаждающая жидкость (СОЖ) может использоваться далеко не всегда, то выбор правильного твердосплавного сверла и правильных режимов резания является единственными переменными, которые могут уменьшить выделение тепла при сверлении композитов. Как правило, если всё-таки СОЖ используется, то отвод тепла уже не является проблемой. Однако использование СОЖ зависит от типа композита, а также от конфигурации и размеров детали, в которой осуществляется механическая обработка. Например, сверление твердосплавным сверлом многочисленных заклёпочных отверстий в обшивке фюзеляжа самолёта является одним из применений, в котором использование СОЖ не допускается, поскольку эта большая деталь не помещается в закрытую от СОЖ кожухами рабочую зону станка и обрабатывается в открытом пространстве. Композиты небольших размеров,которые могут помещаться в закрытую рабочую зону станка, обрабатываются, при необходимости, с использованием СОЖ. В зависимости от комплектации оборудования для эвакуации стружки могут использоваться воздушный поток или вакуумная система. Если всё-таки СОЖ не может использоваться, то проблема - правильно выбрать и купить твердосплавное сверло - становится ещё более сложной. Если будет обработка без СОЖ, то обычно твердосплавное сверло с PCD или подобным алмазным покрытием является первым выбором, хотя оно может использоваться и без СОЖ. Это действительно зависит от конструкции углеволокна. Режущая кромка должна быть быть в состоянии достаточно хорошо противостоять трению и поддерживать свою геометрию и продолжать остаться острой. В обратном случае, если она не острая, то маленькие тонкие волокна композитного материала изнашивают твердосплавное сверло и подвергают его замене намного быстрее, чем при обычном сверлении металлов. Т.к. это очень абразивный материал по своей природе, то очень важно гарантировать остроту режущей кромки. Последней проблемой, которую тоже можно создать при сверлении этого дорогого материала, является брак детали по причине её плавления. Острые режущие кромки твердосплавного сверла могут намного легче сверлить композитные волокна и, соответственно, уменьшить сгенерированное количество тепла. Также острые режущие кромки твердосплавного сверла создают меньше напряжения и давления на заготовку, значительно уменьшая шансы того, что произойдёт отслоение волокон. Поскольку это происходит в каждом случае сверления твердосплавным сверлом любого композита, то его геометрия влияет на производительность напрямую. Однако, качество твёрдого сплава самого твердосплавного сверла тоже влияет на обработку. Износостойкость твёрдого сплава должна быть очень велика и в состоянии достаточно хорошо противостоять истиранию, чтобы сохранять геометрию и остроту режущих кромок твердосплавного сверла. Когда твёрдый сплав быстро изнашивается, то и геометрия тоже может измениться также быстро. При механической обработке композитных материалов постоянно возвращаются к одному и тому же вопросу - устранение скалывания или отслоения. Использование твердосплавного сверла с правильной геометрией вершины уменьшит силу резания при сверлении и минимизирует отслоение обрабатываемого материала. Прогнозируемая стойкость твердосплавного сверла также важна для многих производств, обрабатывающих композиты. Высокопроизводительные космические и автомобильные компании выпускают детали высшего качества, и они могут пожертвовать стойкостью твердосплавного сверла, если это будет означать, что оно острое, а качество этих деталей, в итоге, не будет ухудшаться. Но они не просто используют набор определённых твердосплавных свёрл, ещё очень важно качество шпиндельной оснастки и зажимной оснастки для детали. Частицам и мелкой стружке, произведённым во время механической обработки композитов, нужно препятствовать проникновению в оснастку и узлы оборудования, т.к. они могут попадать в их подвижные фрагменты и значительно увеличить их износ. Шпиндельная оснастка также должна быть способна к работе на высоких частотах вращения и обладать низким биением. Термозажимные патроны-держатели очень распространены в этой сфере, потому что они позволяют соблюдать герметичность и плотность между их поверхностью и поверхностью твердосплавного сверла. Даже при том, что операции по механической обработке, требуемые для некоторых деталей из композитов, могут быть простыми, такими как сверление отверстия твердосплавным сверлом или фрезерование края твердосплавной фрезой, но приспособления, разработанные для зажима и поддержки этих деталей, должны быть хорошо продуманы. На самом деле, приспособление для механической обработки композитов может быть столь же сложным как любая другая часть процесса их обработки. Чистая обработка, уменьшающая вибрации и не вызывающая расслоения композитов, требует, чтобы деталь была надёжно закреплена. Правильно спроектированная система закрепления - дополнительный способ, при котором это может быть достигнуто.

В нашем магазине Вы можете купить твердосплавное сверло
разных диаметров для любого применения
Контакты: , +7 (495) 759-84-63