Cách chọn dụng cụ phủ kim cương để gia công CFRP mà không bị bong tróc

Vấn đề về dụng cụ gia công đối với các chi tiết polymer gia cường sợi carbon (CFRP) là chúng nhẹ, bền và khó gia công một cách nhất quán. Các sợi trong chi tiết có thể làm mòn lưỡi cắt và cấu trúc nhựa và lớp màng của chi tiết có thể kéo các sợi ra khỏi chi tiết khi dụng cụ cắt rời khỏi phôi. Một dụng cụ cắt trông sắc bén khi bắt đầu ca làm việc có thể bị xuống cấp chỉ sau một ca làm việc ngắn và làm thay đổi kích thước lỗ, giảm chất lượng cạnh và tăng tải trọng cắt gọt.

Việc lựa chọn dụng cụ phủ kim cương cho công việc gia công vật liệu CFRP cần bắt đầu bằng việc xem xét các đặc điểm của chi tiết và hành vi hỏng hóc mong muốn. Khoan, cắt cạnh, xẻ rãnh và tạo hốc đều có các đặc tính quang học khác nhau liên quan đến độ sắc bén của lưỡi cắt, độ cứng của dụng cụ, khả năng loại bỏ phôi và hiệu quả sử dụng lớp phủ kim cương.  TSHZ Các dụng cụ cắt phủ kim cương CVD cũng như các hình dạng đặc biệt dành cho vật liệu composite mài mòn đang được phát triển.

Vì sao vật liệu CFRP làm hỏng các dụng cụ cắt thông thường?

Sợi carbon trong vật liệu CFRP cứng và dễ mài mòn, được nhúng trong ma trận polymer. Tùy thuộc vào thành phần của lớp vật liệu dệt hoặc lớp vật liệu đa hướng, các sợi sẽ chạy theo các hướng khác nhau. Khi sử dụng lưỡi cắt sắc bén, nhựa phía trước lưỡi cắt sẽ mềm ra do nhiệt và lưỡi cắt sẽ xuyên vào lớp vật liệu. Ngược lại, lưỡi cắt cùn sẽ đẩy lớp vật liệu trước khi cắt vào nó.

Các ví dụ về hư hỏng điển hình bao gồm sợi bị kéo ra, sờn, tách lớp, gờ và lỗ quá khổ hoặc hình nón. Sự mài mòn của các cạnh cắt cũng làm thay đổi hình dạng cắt. Trong một dây chuyền sản xuất, điều này có thể dẫn đến việc kiểm tra bổ sung, loại bỏ gờ thủ công và các bộ phận bị loại bỏ trước khi lỗi dụng cụ trở nên rõ ràng.

Những đóng góp của lớp kim cương CVD

Kim cương CVD được tạo ra trên chất nền cacbua hoặc gốm bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học. Kim cương CVD có độ cứng từ 9.000 đến 10.000 HV, hệ số ma sát khoảng 0,05 đến 0,1 và độ dẫn nhiệt cao. Những đặc tính này giúp lưỡi cắt chống mài mòn và truyền nhiệt hiệu quả ra khỏi vùng cắt.

Chúng ta cần bắt đầu coi lớp phủ như một phần của công cụ chứ không phải là một "giải pháp vạn năng" để khắc phục những thiếu sót về hình học. Một lớp phủ rất cứng trên một cạnh có hình học kém, với góc nghiêng không chính xác, hình dạng mũi không chính xác hoặc thậm chí độ lệch tâm không đúng, vẫn sẽ gây ra hư hại nghiêm trọng cho vật liệu nhiều lớp. Lớp phủ CVD đặc biệt hữu ích khi làm việc với các vật liệu rất mài mòn và yêu cầu một cạnh rất sắc để thiết lập và gia công trong thời gian dài.

Chọn công cụ theo thao tác

Khoan lỗ trên tấm gỗ ép

Khi khoan, cần đo đường kính thành phẩm, chiều cao xếp chồng, điều kiện điểm vào và điểm ra, và bất kỳ đặc điểm bề mặt nào cần thiết. Sử dụng mũi khoan ngắn và cứng là rất quan trọng để giảm thiểu độ lệch tâm. Nên sử dụng thiết kế mũi khoan nhọn và có rãnh để loại bỏ phoi khỏi bề mặt vật liệu nhiều lớp mà không gây ma sát. Ghi lại chi tiết tương tự khi kiểm tra lỗ khoan xem có hư hỏng hay không như khi ghi lại điều kiện điểm vào, vì sự tách lớp thường bắt đầu ở nơi lỗ khoan yếu nhất.

Cái Mảnh dao cắt phủ kim cương CVD Trang này thể hiện định hướng phát triển rộng hơn của TSHZ về dụng cụ siêu cứng cho các vật liệu kim loại màu và vật liệu mài mòn. Đối với mũi khoan CFRP hoặc dụng cụ siêu nhỏ tùy chỉnh, hãy gửi thông tin về lớp vật liệu composite, kích thước lỗ, độ dày và khuyết tật hiện tại để hình dạng có thể được điều chỉnh phù hợp với công việc.

Cắt tỉa các cạnh và lỗ hở

Việc cắt tỉa cần một lưỡi cắt sắc bén, có khả năng cắt đứt các sợi gỗ một cách gọn gàng thay vì làm xước chúng. Chọn độ nhô ra ngắn nhất có thể và đỡ tấm gỗ gần vị trí cắt. Máy phay cũ thường làm tăng bụi, nhiệt và hiện tượng sứt mẻ cạnh cùng một lúc. Nếu chi tiết có cạnh thẩm mỹ dễ nhìn thấy, hãy tiến hành thử nghiệm có kiểm soát với vật liệu thực tế thay vì chỉ dựa vào mô tả trong catalog.

Việc tạo biên dạng tùy chỉnh có thể hữu ích khi chi tiết có bậc thang, mặt bích hẹp hoặc cạnh không tiêu chuẩn. (TSHZ's) Dịch vụ chế tạo dụng cụ kim cương CVD theo yêu cầu Công cụ này được thiết kế cho các bản vẽ mà dao phay hoặc máy phay tiêu chuẩn không thể thực hiện được.

Khe và túi

Việc xẻ rãnh tạo thêm áp lực lên việc loại bỏ phôi cũng như độ cứng vững của dụng cụ. Cố gắng giữ cho độ ăn khớp của dụng cụ luôn ổn định và hạn chế chiều dài của nó nếu có thể. Kiểm tra xem rãnh xẻ có bị sụp đổ vì có thể dẫn đến bụi bị kẹt hay không. Khi làm việc với các hốc có thành hẹp, hãy chừa một khoảng trống để hoàn thiện và hoàn thành đường xẻ cuối cùng bằng lưỡi sắc bén. Đường xẻ này không được kéo theo phần vật liệu vừa bị tách ra.

Kiểm tra hình học quan trọng hơn cả tên trong danh mục.

Khi chọn dụng cụ cắt cho vật liệu CFRP, trước tiên cần xác định đường kính, số lưỡi cắt, góc xoắn, góc thoát phôi và chiều dài. Mặc dù nhiều lưỡi cắt thường tốt hơn, nhưng việc tăng số lưỡi cắt sẽ làm giảm không gian cho bụi và phôi vụn. Yếu tố này cần được tính đến khi xác định tốc độ tiến dao cũng như đường kính, độ sâu và liệu quá trình cắt là hở hay kín.

Kiểm tra độ lệch tâm của dụng cụ ở đầu mũi, làm sạch giá đỡ và giữ cho phần nhô ra ngắn nhất có thể theo kích thước cho phép của đồ gá. Trong các chi tiết có đường kính nhỏ, chỉ cần một vài micromet độ lệch tâm cũng sẽ truyền sang một rãnh cắt và khiến rãnh đó chịu phần lớn lực cắt. Điều này có thể tập trung nhiệt vào một điểm trên rãnh đó và gây mài mòn quá mức ngay cả khi lớp phủ vẫn còn tốt.

Đối với các cạnh phức tạp, lớp kim cương CVD có thể được kiểm soát trong phạm vi độ dày từ 1–30 μm. Đối với các dụng cụ siêu nhỏ, độ đồng nhất của lớp phủ rất quan trọng vì sự biến đổi quá mức có thể ảnh hưởng đến đường kính dụng cụ thành phẩm, khe hở rãnh và dung sai kéo. Sẽ rất hữu ích nếu được xem bản vẽ của dụng cụ và biết cách thức kiểm tra trước khi xuất xưởng.

Cài đặt quy trình để có các cạnh composite sạch hơn

Hãy bắt đầu từ các giới hạn do nhà sản xuất máy đưa ra và từ đó điều chỉnh dần. Ghi lại tốc độ trục chính, lượng tiến dao trên mỗi răng, chiều sâu cắt theo trục và hướng tâm, hệ thống hút khí hoặc hút chân không và số lượng chi tiết đã hoàn thành. Mặc dù cắt khô vật liệu CFRP là chấp nhận được, nhưng việc hút bụi từ khu vực cắt và từ bên trong máy là rất cần thiết.

Hiện tượng tách lớp ở đầu ra có thể do thiếu sự hỗ trợ của lớp nền, do hướng của dụng cụ cắt hoặc do phần cuối của quá trình cắt. Các sợi bị sờn ở mép phôi có thể do lưỡi cắt cùn, góc xoắn không chính xác hoặc do dụng cụ cọ xát vào phôi. Tăng tốc độ cắt hoặc tốc độ tiến dao mà không xác định được nguyên nhân gây ra khuyết tật trước đó chỉ dẫn đến kết quả kém ổn định hơn.

Đo đường kính lỗ hoặc chiều rộng đường cắt ở đầu, giữa và cuối quá trình thử nghiệm. Chụp ảnh điểm vào và điểm ra của lỗ/đường cắt trên lưới ảnh với độ phóng đại tương tự như trước. Điều này sẽ giúp bạn xác định phương án thay thế dựa trên chất lượng sản phẩm thay vì dựa trên thời gian một cách tùy tiện.

So sánh chi phí cho mỗi sản phẩm hoàn thiện

Dụng cụ cắt phủ kim cương đắt hơn so với dụng cụ cắt cacbua thông thường. So sánh chi phí phù hợp nhất là chi phí trên mỗi sản phẩm đạt chất lượng, tức là chi phí dụng cụ, thời gian cắt, thời gian thay dao, kiểm tra, mài cạnh, phế phẩm, v.v. Lợi ích kinh tế chính đến từ tuổi thọ sử dụng dụng cụ lâu hơn và số lần thay dao ít hơn. Những lợi ích này cần được đánh giá dựa trên thời gian cắt thực tế, kiểm tra, mài cạnh, phế phẩm và tần suất thay thế.

Hãy thực hiện bài kiểm tra so sánh tương tự với cùng loại vật liệu dán và chương trình. Một dụng cụ bền hơn nhưng để lại cạnh bị hư hại thì về lâu dài không hề rẻ hơn. Một dụng cụ giữ nguyên chiều rộng viền và cần ít sửa chữa thủ công hơn thậm chí có thể rẻ hơn một dụng cụ có vẻ rẻ hơn nhưng giá thành đơn vị cao hơn, thậm chí cao hơn nhiều lần.

Khi nào nên yêu cầu dụng cụ CFRP tùy chỉnh?

Việc thảo luận về hình dạng hình học tùy chỉnh rất đáng giá khi chi tiết có mặt bích hẹp, cạnh bậc thang, bán kính trong nhỏ, lỗ sâu hoặc dung sai mà dụng cụ tiêu chuẩn không thể đáp ứng. Hãy chia sẻ thông tin về mác vật liệu, hướng sợi, số lớp, độ dày, bản vẽ chi tiết, chi tiết trục chính và khuyết tật chính xác mà bạn đang gặp phải.

TSHZ kết hợp lớp phủ CVD với quá trình chuẩn bị cạnh năm trục và thiết kế dụng cụ phi tiêu chuẩn. Dịch vụ gia công CFRP và vật liệu composite Đây là điểm khởi đầu thiết thực cho việc xem xét bản vẽ. Để thảo luận về mẫu hoặc ứng dụng, hãy sử dụng [tên mẫu]. Trang liên hệ TSHZ.

Câu hỏi thường gặp

Liệu dụng cụ phủ kim cương có phù hợp với mọi loại CFRP không?

Chúng có thể phù hợp với nhiều thao tác gia công CFRP mài mòn, nhưng vật liệu composite, đặc điểm và máy móc vẫn quyết định hình dạng và dữ liệu cắt. Cần kiểm tra độ chính xác của dụng cụ trên vật liệu sản xuất trước khi đưa vào sử dụng rộng rãi.

Làm thế nào để giảm thiểu hiện tượng tách lớp CFRP trong quá trình khoan?

Sử dụng dụng cụ sắc bén, cứng cáp, giữ độ lệch tâm thấp, đỡ phía đầu ra và kiểm soát phần cuối của vết cắt. Đo chất lượng cả đầu vào và đầu ra trong quá trình thử nghiệm.

Có nên mài lại dụng cụ kim cương CVD không?

Việc mài lại thường không được khuyến khích vì nó có thể làm mất lớp kim cương chức năng và làm thay đổi hình dạng cạnh đã thiết kế. Thay thế dụng cụ dựa trên độ mòn, độ lệch kích thước và chất lượng cạnh.