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目前，由于各種大型復(fù)合材料中要求加工的緊固件孔越來越多，機床面臨的挑戰(zhàn)就越來越變?yōu)榇罅康暮苌畹暮蛷?fù)雜的孔加工。這是兩個不同的應(yīng)用領(lǐng)域，但其共同點是為了獲得令人滿意的加工結(jié)果和具有競爭力的加工性能，使用定制化的刀具。
非標(biāo)刀具是指適用于對零件進(jìn)行切削或部分切削的刀具，是基于已經(jīng)得到驗證的標(biāo)準(zhǔn)概念例如已有的刀片、夾緊裝置、刀柄和接口；它可能是配有多個標(biāo)準(zhǔn)刀片的刀柄，能作為兩個或多個標(biāo)準(zhǔn)刀具使用；也可能是用的硬質(zhì)合金材質(zhì)和/或槽形制成的可轉(zhuǎn)位刀片，其使用效率大且能夠提供更長、更穩(wěn)定的刀具壽命。與非標(biāo)刀具相關(guān)的還包括不標(biāo)準(zhǔn)，作為標(biāo)準(zhǔn)刀具的備選，具有偏差很小的特點。
當(dāng)需要加工更加復(fù)雜的零件時，零件的各種特征要求采用專門的非標(biāo)刀具解決方案。這一點同樣適用于加工簡潔的零件，因為非標(biāo)解決方案可以所遇到的生產(chǎn)瓶頸。把非標(biāo)刀具作為解決方案的場合很多，包括絕大部分的加工范圍、材料和行業(yè)類型，其是能代表大部分非標(biāo)刀具的組合式刀具解決方案。這些解決方案通常是以例如標(biāo)準(zhǔn)刀片、刀卡、刀具接口、鉆槽、防振系統(tǒng)或刀座夾緊裝置的各種組合為基礎(chǔ)。具有性能的純粹非標(biāo)刀具占非標(biāo)刀具總數(shù)近四分之一，而類似標(biāo)準(zhǔn)刀具的非標(biāo)刀具占四分之三。
加工領(lǐng)域為深孔加工和由復(fù)合材料制成的零件的加工是被認(rèn)為主要使用非標(biāo)刀具的地方，這類復(fù)合材料主要為碳纖維增強塑料（CFRP），以及通過金屬的堆疊對復(fù)合材料進(jìn)行支撐的材料。
深孔加工廣泛應(yīng)用于各種不同的行業(yè)，主要是能源業(yè)和航空工業(yè)。一些深孔零件通?？雌饋砗茈y加工或者說很難開始進(jìn)行加工，但是使用定制的非標(biāo)刀具解決方案就可以通過一種效率高且的方法輕松解決這一難題。
適用于深孔加工的非標(biāo)刀具
涉及深孔加工的零件通常要求鉆出非常深的孔，且加工復(fù)雜性也各有不同，例如包括孔的表面精度、腔室、孔徑變化、形狀、凹槽、螺紋及不斷變化的中心線方向。深孔加工的成功主要取決于標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)刀具的混合運用，需要根據(jù)非標(biāo)刀具方面的經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計。切削刃的槽形和材質(zhì)以及的冷卻液和排屑共同作用，實現(xiàn)了以高的穿透率和加工性達(dá)到所要求的理想加工結(jié)果。
直徑小于1 mm的孔通過硬質(zhì)合金槍鉆完成，但是對于直徑大于等于15 mm的孔，使用帶焊接切削刃的鉆頭以及在18mm直徑以上的孔應(yīng)用機夾可轉(zhuǎn)位刀片的鉆頭，將使深孔加工變得更加好。可轉(zhuǎn)位刀片和現(xiàn)代鉆管系統(tǒng)為深孔加工提供了使用新型非標(biāo)刀具的可能性。
深孔加工中心為各行業(yè)提供可用的開發(fā)、設(shè)計和測試資源，以零件加工的工藝。除了小批量零件應(yīng)用之外，該中心還與需要較高零件產(chǎn)量和大量高質(zhì)量孔的鉆削行業(yè)進(jìn)行合作，例如熱交換器和胚料的生產(chǎn)。該應(yīng)用中心擁有已經(jīng)驗證的應(yīng)用跟蹤記錄，以及成功應(yīng)用于航空工業(yè)、能源業(yè)和普通工程領(lǐng)域中的復(fù)雜孔的加工的解決方案。
除了利用單管或雙管系統(tǒng)進(jìn)行比較簡單的深孔鉆削外，還有一些刀具適用于在各種復(fù)雜和受限條件下對孔進(jìn)行加工。該中心主要是為所需的工藝進(jìn)行規(guī)劃、為深孔加工刀具設(shè)計合適、效率高且的支撐的刀具，擴(kuò)充刀具可以完成的切削特征，以及提供技術(shù)支持。
在該示例中，精心設(shè)計的深孔加工非標(biāo)刀具能夠?qū)κ涂碧搅慵M(jìn)行加工。要加工的零件將近2.5 m長，需要在上面先鉆出底孔然后加工一個比較復(fù)雜的形腔。使用非標(biāo)刀具解決方案的目的是獲得緊密公差和實現(xiàn)優(yōu)良的表面質(zhì)量，這意味著需要鉆出一個直徑為90 mm的孔，并用浮動鉸刀對其進(jìn)行精加工；之后，需要在深度為1.5 m的地方，通過擴(kuò)孔和鉸削工序加工出一個直徑為115 mm的孔；在孔中較淺深度的地方同樣通過擴(kuò)孔和鉸削工序加工并形成一個倒角；再可通過鏜削和擴(kuò)孔形成兩個帶倒角的內(nèi)腔，隨后經(jīng)過鉸削處理至zui終尺寸。
若采用傳統(tǒng)加工方法，則該零件的加工時間將過30個小時。若使用非標(biāo)刀具的深孔加工解決方案，則加工時間將縮短至7.5小時。
復(fù)合材料的加工
在某一工序中，將特定復(fù)合材料切削至理想結(jié)果以及與機床或設(shè)備匹配需用到大量非標(biāo)刀具。事實上，刀具的需求量相當(dāng)大，約80%的刀具均針對用途而設(shè)計，用于提供性能和加工效果。這是對具有通用和性能的標(biāo)準(zhǔn)刀具的補充。
碳纖維增強塑料（CFRP）是復(fù)合材料加工領(lǐng)域中用到的主要材料。任何復(fù)合材料的特征和可加工性都是不同的。CFRP是加工業(yè)所面臨的一大挑戰(zhàn)，通常很難將其加工至具有競爭力的水平。當(dāng)CFRP中堆疊有金屬（例如鋁合金或鈦合金）時，利用切削刀具進(jìn)行的優(yōu)化加工便成為一個非標(biāo)刀具專家考慮的問題。
復(fù)合材料加工中的裝夾刀具也悄然發(fā)生著變化，從手持刀具到電動自動進(jìn)給刀具、機器人再到CNC機床。一致性、穩(wěn)定性和機床性能等因素會根據(jù)不同的應(yīng)用場合而有所變化，從而對切削刀具的要求也會不同。
質(zhì)量在復(fù)合材料加工方面越來越受到人們的關(guān)注，且與切削刀具的性能直接相關(guān)。即使是非常小的變化都很有可能在零件表面造成不達(dá)標(biāo)的瑕疵。非標(biāo)刀具的加工工藝制定對于孔加工非常關(guān)鍵。
鉆削復(fù)合材料意味著需要對兩種不同特征的材料--各種成分不同的纖維復(fù)合材料進(jìn)行切削。新增的堆疊金屬（例如鈦）對材料增加了一種切削特質(zhì)。采用直接壓制燒結(jié)技術(shù)的聚晶金剛石（PCD）切削刃或PCD涂層硬質(zhì)合金的孔加工刀具經(jīng)設(shè)計后通常能夠提供令人滿意的鉆削質(zhì)量和較高的效率。在航空工業(yè)，有很多工序都需要鉆削大量的孔，可以通過將各種不同的槽形和材質(zhì)相互組合，以分層、纖維碎裂和過多的毛刺，并為加工的鉆頭提供適當(dāng)?shù)男院晚g性。采用vein燒結(jié)技術(shù)能夠產(chǎn)生鋒利的、更耐沖擊的切削刃，從而在所有的加工應(yīng)用中實現(xiàn)加工結(jié)果。即使 在手工操作的電動鉆機或手進(jìn)給鉆機常因操作者的不同而產(chǎn)生切削力的變化，這種刀具也可以適應(yīng)，但此時，使用PCD涂層鉆頭是zui合適的。
在該示例中，航空工業(yè)選擇使用配有電動刀具的鉆頭，該刀具于堆疊有鈦合金和鋁合金的碳纖維增強塑料（CFRP）。此應(yīng)用中的要求是保持孔的尺寸和表面質(zhì)量，盡可能減少退出毛刺，同時實現(xiàn)很長的刀具壽命，以及針對兩種不同的堆疊材料運用zui大的切削參數(shù)?？椎闹睆椒秶鸀?6-10 mm。
在這種情況下，解決方案是采用具有特別設(shè)計的槽形的直接壓制燒結(jié)PCD鉆頭，該槽形的設(shè)計是在切削刃上有兩個刃帶，從而提高使用手持刀具（需要高強度）進(jìn)行鉆削時孔的圓度，鉆尖設(shè)計可以為手持應(yīng)用提供額外的強度，并且允許鉆頭立刻進(jìn)行自對中，同時操作員只需要使用小的進(jìn)給力。當(dāng)使用導(dǎo)向套時，該非標(biāo)鉆頭將在堆疊材料之間生成尺寸差異小的孔。
當(dāng)加工復(fù)合材料時使用非標(biāo)鉆頭進(jìn)行優(yōu)化之后，刀具的使用壽命將從15孔增加至100孔，同時，將需要的鉆頭數(shù)量從79減至25個。除此之外，它還縮短了預(yù)設(shè)置、裝載和換刀所需要的時間。加工結(jié)果令人滿意，操作過程可靠！