MAPAL CFRP加工刀具 | 为高科技行业复合材料结构件铣削加工护航

和传统的金属结构件相比，在相同负载下，由碳纤维增强塑料(CFRP)制成的结构组件，在重量上要轻很多。碳纤维增强塑料(CFRP)成型零件是由“预浸料 坯”制成。这种纤维半成品事先已采用一种相应适宜于该零件但尚未硬化的树脂经过浸渍。在批量生产过程中，压缩模塑工艺将叠加的预浸料一起压制到呈现出相应设计几何形状的半模。通过热工具将该树脂固化，从而产生具有所期望零部件轮廓的结构零件。因此，这种材料制造的组件不仅仅在航空航天工业中具有巨大的优势。同时，由于这种材料低重量、高强度和低质量力的品质特性，在许多其它领域也找到了广泛的发展空间。如，越来越多地被用于赛车、高端自行车、运动器材中、在机械制造以及搬运设备或者机器人领域也得到了广泛应用。

对刀具的特殊要求

碳纤维增强塑料(CFRP)中的碳材料， 局部甚至具有类似于金刚石的结构。而无涂层的整体硬质合金刀具，在加工中是无法长时间承受住这种极其具有磨蚀力材料的。在一个完整切面一米的铣削路径内，一把新磨削的整体硬质合金铣刀的切削刃半径从 2µm 跃升至 15µm 到 20µm ， 使得切削力达到了之前的三倍。镶嵌有多晶金刚石(PKD)的刀刃、价格更为昂贵的刀具则具备更好的承受力，但这对于刀具设计者来说，在几何形状设计方面所能施展的自由度就会小很多。因此，对于碳纤维增强塑料(CFRP)，MAPAL 则更喜欢采用有金刚石涂层的整体硬质合金刀具。

自2021年初以来，MAPAL 一直在自家工厂内生产这种刀具所需要的超硬极耐磨的CVD涂层材料。总的来说，针对加工角钢构件，我们设计了十种不同的刀具，除了镶嵌有多晶金刚石(PKD)刀刃的 EcoFeed 平面铣刀之外，还使用了 MEGA-Drill-Composite-UDX刀具。以及用于粗精加工各种结构的 8 刃金刚石涂层硬质合金新型铣刀 OptiMill-Composite-Speed-Plus 系列刀具，在对碳纤维增强塑料(CFRP)的铣削处理可达极佳的工艺水平。通过新的高性能基材与增强的芯径相结合，强度提高了 50% 优化的凹槽轮廓确保快速安全地清除灰尘并消除大余量切削加工条件下产生的工艺热量。专门针对脆性材料的加工要求进行了切削刃口的优化。以上所有这些刀具，在复合材料的加工中都是久经考验、工艺可靠的。

碳纤维增强塑料(CFRP)加工特点

碳纤维增强塑料(CFRP)在加工过程中的表现状态和金属完全不同，相比较而言碳纤维材料非常易碎。虽然对于金属而言，工件的升温主要是基于在切削废屑在断裂前的塑性变形而进行的能量吸收。而在CFRP工件中， 当其应力在材料中超过一个临界点时，碳纤维就会发生完全脆性断裂。在脆裂过程中，几乎没有任何热量产生。因此，一旦确定了这个工艺过程的其余参数，就可以毫无问题地将切割速度提高到较高的数值。当然，在此还必须考虑加工机床的钢性以及夹具的特性，同时还必须注意避免产生振动。

应用于众多高科技行业的结构件

在飞机制造领域中，对于这些采用经过验证工艺生产的碳纤维增强塑料(CFRP)结构部件的需求量越来越大。尤其是在各种客机的内舱中，存在无数中级至低级安全等级的结构部件，例如：座椅 固定件或者电缆支架，以及管路等。对于这些结构部件，在一架新飞行设备的开发和测试过程中必须进行频繁的匹配调整，因而使得对小批量结构组件制作的巨大需求。此外许多其它领域对于小批量零部件的需求空间也很大，例如：汽车工业、机床制造或者医疗技术领域。

（China MAPAL玛帕）

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