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是加工复合材料的理想工具

复合材料

如果一种材料由至少两种独特的成分组成,当这些成分组合在一起时,可产生对许多不同应用有益的物理和机械性能,则该材料被分类为复合材料。作为基体材料的粘合剂填充第二材料的颗粒或纤维,作为增强剂。强度、重量和刚性的结合使复合材料在汽车、航空航天和发电行业非常有用。通常颗粒增强复合材料的基体材料是某种形式的塑料,而增强材料是玻璃或碳颗粒。这些有时被称为“填充塑料”,通常是非常研磨性的材料。许多复合材料是由不同的纤维取向层状而成,这增加了材料的强度,称为纤维增强复合材料。

加工复合材料时的常见问题

  1. 复合层的分层
  2. 未切割的纤维
  3. 纤维撕裂
  4. 不均匀的工具磨损
  5. 由于“竞争”材料,表面光洁度差

这些问题都是由复合材料产生的特殊条件造成的,并且很难纠正。同时切割多种材料组合的简单事实引入了许多因素,使其难以在合适的刀具和合适的运行参数之间取得适当的平衡。下面的工具样式为各种各样的复合问题提供了解决方案。复合钻孔应用可以面对同样的问题,适当钻头的选择也能有所帮助。

直笛终端磨机

直槽复合刀具设计用于防止分层材料通过径向施加所有切割力,消除来自典型螺旋切削刃的轴向力。用高正面耙角改善切割动作,用于剪切纤维和偏心释放,以改善边缘寿命。浅增加操作可以使用该工具执行,但最大的好处是在周边铣削应用中。

直笛终端磨机

压缩切割器

压缩切割机由剪切和下降螺旋。切割长度的顶部具有左侧切割牙齿,左手螺旋。切割长度的下部具有右侧切割齿,具有右侧螺旋。这产生相反的切割力以在切割分层复合材料以防止分层,纤维拉出和沿着表面的毛刺时稳定材料去除过程。工件的顶部和底部的压缩保持层叠的粘合在一起。

压缩铣刀立铣刀

削减者刀具

的Chipbreaker刀非常适用于粗加工和分析复合材料,具有高百分比的纤维填充物。凹口屑剪切纤维和缩短芯片,以改善材料疏散。这种专门的几何形状对于保持芯片小而避免在切割器周围的纤维芯片的“嵌套”。

复合材料的破碎机

钻石切口磨机

金刚石复合切削刀具有两种不同的几何形状:端铣刀的风格钻磨风格。虽然终端磨坊式工具是中心切割,但钻头磨坊的角度有140°角,使得更适合暴跌。这对于清除复合纸张中间的口袋很棒。

金刚石切割端磨机用于复合材料

复合材料的终端铣刀 - 钻石切口磨机风格

用于复合材料的金刚石切割钻头

复合材料的端铣刀 - 钻石切割磨机风格

终端轧机和钻机磨机都在外径上共享相同的左侧几何形状。该钻石切割工具从左手和右侧牙齿的组合接收其名称。该工具主要是倒下的风格 - 一种几何形状,其允许这些工具有效地粗糙和轮廓高纤维增强或填充的复合材料,通过纤维分解芯片和剪切。

钻石削减了栗架风格

钻石切割工具具有更高的长笛计数,其中一些可能直觉地认为会导致更好的完成,但这不是这种情况,因为这一系列工具包含右手和左手牙齿。剪切纤维的能力增加和留下较差的折磨之间的权衡。Chexbreaker风格的工具,虽然没有像剪切纤维那样有效,最终是针对相同目的而设计的,但由于所有的长笛都面向相同的方向,叶子更好地完成。

复合修整器

复合修整器在复合材料中精加工了优化的几何形状。更慢的螺旋和高槽计数对于更多的接触点,最终通过最大限度地减少纤维增强和层状材料的磨损来使光滑的光滑。

用于复合材料的整理铣刀

涂层还是没有涂层?

复合材料,尤其是具有玻璃或碳纤维的材料,可以特别是磨料并且具有磨损碳化物工具的切削刃的趋势。如果一个人希望达到最佳的工具寿命并保持锋利的切削刃,那么选择无定形金刚石涂层工具是最好的选择。这种薄涂层可提高其未涂覆的对应物的润滑性和耐磨性。使用具有CVD的工具金刚石涂层在极端情况下,当纤维填充百分比非常大时,是非常有益的。这是一个真正的钻石涂层,并提供了最好的耐磨性,但略不锋利的切削刃,因为它是一个较厚的涂层。PCD金刚石工具提供最好的工具寿命。如果它是一个固体金刚石晶片钎焊到一个硬质合金柄,并能保持任何金刚石工具的最锋利的边缘。然而,PCD是有限的直管长笛,可以来一个更高的价格。

在当今的制造世界中,复合材料越来越多地利用它们令人印象深刻的重量比。这种增长刺激了上述工具选择中看到的切割复合材料的创新技术。Harvey Tool的各种几何形状有助于任何机器店铺粘贴复合切割应用,并将继续为这些类型的制造问题提供突破性解决方案。

多轴加工的进展

数控机床的增长

随着制造业的发展,加工中心的能力也是如此。CNC机器不断得到改进和优化,以更好地处理新应用的要求。也许这些机器随着时间的推移而改善的最重要方式是它们可以移动的多个方向,以及方向。例如,传统的3轴机器允许在三个方向上移动和切割,而2.5轴机器可以在三个方向上移动,但只切成两个方向。多轴机器的可能数量的轴从4到9变化,具体取决于情况。这假设没有将额外的子系统安装到设置的设置,以提供额外的运动。Multiaxis机器的配置取决于客户的操作和机器制造商。

Multiaxis加工

通过这种持续创新,这是多轴机器的普及 - 或者可以执行超过三个运动轴的CNC机器(大于三个线性轴X,Y和Z)。附加轴通常包括三个旋转轴,以及握住部件或主轴的工作台的移动能力。今天的机器可以移动到9个方向轴。

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Multiaxis Machines提供了几种超越CNC机器的主要改进,只能支持3个运动轴。这些福利包括:

  • 通过降低需要进行的手动调整数量,提高零件精度/一致性。
  • 减少所需的人力,因为有更少的手工操作要执行。
  • 改善表面光洁度因为工具可以切向移动穿过零件表面。
  • 允许在单个设置中进行高度复杂的部件,节省时间和成本。

9-Axis机中心

基本的9轴命名约定由三组三轴组成。

multiaxis加工

第一组是x,y和z线性轴,其中z轴与机器的主轴相符合,x和y轴平行于表格的表面。这是基于垂直加工中心。对于水平加工中心,Z轴将与主轴对齐。

套二

第二组轴是A,B和C旋转轴,其围绕X,Y和Z轴旋转。这些轴允许主轴以不同的角度和不同位置定向,这使得工具能够产生更多特征,从而降低刀具的数量变化和最大化效率。

设置三个

第三组轴是U,V和W轴,其是分别平行于X,Y和Z轴的次级线性轴线。虽然这些轴与x,y和z轴平行,但它们由单独的命令管理。U轴在车床机器中很常见。该轴允许切削工具垂直于机器的主轴移动,使得在加工过程中能够调节加工直径。

Multiaxis加工的不断发展

总之,随着制造业的发展,CNC机器的能力太大了。如今,工具可以穿过九个不同的轴,允许加工更复杂,精密,精致的零件。此外,这种发展已经通过最大限度地减少手工劳动并创造更完美的最终产品来改善商店效率。

关闭工具喋喋不休的步骤

切割工具在加工过程中经历大量的力量,这导致振动 - 也称为喋喋不休或谐波。完全避免这些振动是不可能的,但最小化它们是用于加工成功的关键。当不遵循适当的加工步骤时,振动会破坏。这导致强大,部分破坏的喋喋不休。在这些情况下,零件具有所谓的“喋喋不休标记”或沿部件表面的透明振动标记。由于过多的振动,工具可以体验增加的磨损率。

工具喋喋不休可以在三个简单之后保持在海湾,但经常被忽视的步骤:

1.为您的工作选择正确的工具

这看起来很简单,但是为您的应用程序选择最好的工具可能会令人困惑。工具有很多不同的几何样式——总长度,切割长度,到达范围,凹槽数量——有时很难缩小一个特定的工具,你的工作。通常,机械师会选择可以执行多种操作的通用工具,而忽略了针对一种材料和作业进行优化的选项。

选择材料特定的工具当每个材料都有不同的需求时,很有帮助。例如,钢的加工方式与铝材料不同。从芯片尺寸,芯片疏散的一切都不同。可变螺旋或可变间距设计有助于通过减少谐波最小化谐波,这是由具有与工件重复接触的切削刃引起的谐波。为了减少谐波,变化与工件的长笛接触之间的时间间隔。

总长度是另一个需要考虑的重要因素,当你决定为你的工作使用工具。刀具悬挂在主轴上的悬臂越长,主轴-刀具连接的安全性越差,振动越大。确保您的工具只需要为您的操作是重要的,以减少颤振和谐波。如果加工的深度在一个零件,选择可触及的工具或延伸的刀架,以帮助巩固连接。

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2.确保安全连接

当掌握安全的工具持有方法时,刀柄和夹头都很重要。一个宽松的工具,不出所料,在加工过程中具有更大的移动或振动。考虑到这一点,螺旋形容柄配置为了帮助包括斗柄的连接,它用更粗糙的粗糙表面取代平滑,镜像表面,以增加摩擦。螺旋也是HAIMER Safe-Lock™的被许可人,在工具的柄部上添加凹槽,与主轴旋转相反,将工具牢固地固定到位。

机械师还必须知道不同类型的夹头可供他们识别,如果更好的解决方案可能是必要的。例如,液压工具夹或收缩配合工具夹比机械主轴拧紧方法促进更强的连接。

有关更多信息,请参见关键工具持有考虑因素

3.选择一个最小化颤振的策略

如何运行工具可能意味着恒星作业结果和破坏部分之间的区别。这包括工具的参数,以及其旋转的方向 - 传统的铣削或攀爬铣削技术。

传统铣削

在该方法中,芯片宽度从零开始并逐渐增加,导致更多的热量来扩散到工件中。这可以导致加工硬化这给机械师带来了更多的麻烦。

刀具颤振和常规铣削

爬研磨

大多数现代机械车间将使用爬升铣削技术,或当切屑宽度开始在其最大值,并在切割过程中减少时。与传统方法相比,攀爬铣削将提供更一致的切削效果,并减少对工具的压力。把它想象成举重——在锻炼的开始,举重是最容易的。同样,先去掉最厚的切屑有助于保持工具的强度。由于切屑过程更迅速,振动被减至最低。

用爬坡铣削降低刀具颤振

有关更多信息,请参见爬研磨与传统铣削

综上所述

在加工过程中,振动是不可避免的,但如果能将振动降到最低,就意味着加工成功和零件报废的区别。以下三个简单的规则可以帮助您控制颤振和谐波,包括:选择正确的工具,确保安全的机床连接,并在爬坡铣削策略中使用它。哈维工具和螺旋解决方案都有可以帮助的工具,包括调整柄和可变螺旋或可变螺距立铣刀。

速度和饲料101

了解速度和进给速度

注意:本文涵盖了铣削工具的速度和饲料速率,而不是转身工具。

在使用切割工具之前,有必要了解刀具切割速度和进料速率,通常被称为“速度和饲料”。速度和容量是在每个铣削操作中使用的切割变量,并且基于刀具直径,操作,材料等的每个工具都有所不同。在开始加工之前了解工具和操作的正确速度和馈送至关重要。

首先需要定义这些因素中的每一个。切削速度,也称为表面速度,是刀具和工件之间的速度差,以距离随时间的单位表示,称为SFM(表面英尺每分钟)。SFM是基于给定材料的各种性能。速度,即每分钟的旋转(RPM)是基于SFM和刀具的直径。

虽然速度和进给是编程刀具常用的术语,理想的运行参数也受其他变量的影响。刀具的速度用于计算刀具的进给速度,测量单位为英寸每分钟(IPM)。等式的另一部分是芯片负载。重要的是要注意每个牙齿的芯片负载和芯片负载每个工具是不同的:

速度和饲料配方

  • 每颗牙齿的切屑负荷是刀具的切削刃在一次旋转中应去除的适当数量的材料。这是以每颗牙齿的英寸(IPT)来衡量的。
  • 每个工具的芯片载荷是在单次旋转中的工具上的所有切割边缘除去的适量。这是以每次革命(IPR)为单位测量的。

芯片负载太大会导致芯片在切割机中堆积,导致芯片疏散不良并最终破碎。芯片负荷太小会引起摩擦、颤振、偏转和整体切削作用差。

速度和饲料配方

材料去除率

材料去除率(MRR),而不是切割工具程序的一部分,是计算工具效率的有用方法。MRR考虑了两个非常重要的运行参数:切割轴深(ADOC),或者工具沿其中心线接合工件的距离和径向切割(RDOC),或者距离工具踩踏成工件的距离。

工具深度削减切割的速度可以用来计算每分钟有多少立方英寸3./分钟)从工件上被移除。这个公式对于比较刀具和检查如何提高周期非常有用。

速度和容量

在实践中速度和饲料

虽然使用工具和工件材料设置了许多切割参数,但是切割的深度也会影响工具的进给速率。切割深度由正在执行的操作决定 - 这通常被分解为开槽,粗加工和完成,尽管还有许多其他更具体的操作类型。

许多工具制造商提供了专门为其产品计算的有用速度和馈送图表。例如,Harvey工具提供了1/8“直径端铣刀的下图表,工具#50308。客户可以找到左侧材料的SFM,在这种情况下,304不锈钢。通过将顶部上的刀具直径与材料和操作相交(基于轴向和径向深度切割),可以找到芯片载荷(每个牙齿),在下面的图像中突出显示。

硬度图表

下表计算了这个工具和材料的速度和每个操作,基于上面的图表:

速度和容量

其他重要的考虑

每个操作都建议每个切割深度有一个独特的芯片负载。这导致了不同的进料速率取决于操作。由于SFM以材料为基础,它在每次操作中都保持不变。

主轴转速限制

如上所示,刀具速度(RPM)是由SFM(基于材料)和刀具直径定义的。对于微型工具和/或某些材料,速度计算有时会产生不现实的主轴速度。例如,一个0.047”的6061铝(SFM 1000)切削齿的转速可达81,000 RPM。由于这个速度只能通过高速空气主轴来实现,1000的SFM可能无法实现。在这种情况下,建议刀具以机器的最大速度运行(这是机械师感到舒适的),并保持适当的切屑负载直径。这将根据机器的最高速度产生最优参数。

有效的刀具直径

在有角度的刀具上,刀具直径沿着切线方向变化。例如,螺旋工具#07001,一个平底倒角铣刀螺旋槽,尖端直径为0.060“,主要/柄直径为.250”。在其用于创建60°边缘断裂的场景中,实际的切割动作将在尖端和主/柄直径之间的某处发生。为了补偿,下面的等式可用于沿倒角找到平均直径。

刀具直径计算

使用此计算,有效的刀具直径为.155“,将用于所有速度和馈送计算。

非线性路径

进给速度假定为线性运动。然而,在某些情况下,路径是一个弧,例如在一个口袋角落或a圆形插值。就像增加DOC会增加工具的接合角度一样,采用非线性路径也会如此。对于内角,工具啮合的多,而对于外角,工具啮合的少。进给速度必须适当补偿刀具上增加或减少的啮合。

非线性路径

这种调整对于循环插值来说更为重要。以例如,涉及切割器的螺纹应用,该刀具围绕预钻孔或凸台形成圆周运动。对于内部调整,必须降低进料速率以考虑额外的参与。对于外部调整,由于较少的工具接合,必须增加进料速率。

调整后的内部饲料

以这个例子为例,其中一个Harvey Tool threadmill# 70094刀具直径为0.370”,用17-4不锈钢加工9/16-18的内螺纹。计算速度为2064 RPM和线性Feed是8.3 IPM。9/16螺纹的螺纹直径为.562“,用于在两种调整中用于内径和外径。将这些值插入下面的等式后,调整后的内部馈送变为2.8否,而外部进料变为13.8 IPM。

外部调整饲料

点击在这里为整个例子。

结论

这些计算是用于在各种应用和材料中最佳地运行切削工具的有用指导。但是,工具制造商推荐的参数是最初的初始数字的最佳位置。之后,由机械师的眼睛,耳朵和经验达到帮助确定最佳运行参数,这将因设置而异,工具,机器和材料而异。

有关运行参数的更多信息,单击以下链接哈维工具螺旋产品。