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填補國內(nèi)空白：復(fù)合材料專用金剛石鉆頭
來源:國際新技術(shù)資料網(wǎng)
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作者:歐陽華
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發(fā)布時間: 2014-06-20
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碳纖維增強復(fù)合材料上鉆孔加工時，容易產(chǎn)生分層、劈裂、燒傷等缺陷，其中尤以分層、劈裂對加工質(zhì)量影響最大。在AV-8B飛機的制造中，由于碳纖維增強復(fù)合材料鉆孔分層、劈裂導(dǎo)致的零件不合格率占全機碳纖維增強復(fù)合材料零件不合格率的60%以上。 出現(xiàn)分層、劈裂現(xiàn)象的主要原因為：碳纖維增強復(fù)合材料疊層板由碳纖維層鋪疊而成，層與層之間用樹脂粘結(jié)。由于碳纖維增強復(fù)合材料是一種各向異性材料，其機械性能在不同方向各不相同，材料沿纖維鋪層方向強度較高，而垂直于纖維鋪層方向的強度則取決于樹脂粘結(jié)強度，一般情況下，層間結(jié)合強度僅為纖維方向強度的2. 2%。鉆孔加工時,存在垂直于纖維鋪層方向的軸向力Fz，從而在疊層板內(nèi)產(chǎn)生正應(yīng)力，當(dāng)切削力產(chǎn)生的正應(yīng)力超過樹脂結(jié)合強度，則會出現(xiàn)樹脂斷裂、纖維層分層或劈裂等現(xiàn)象，軸向力越大，分層、劈裂現(xiàn)象越嚴重。因此，解決分層、劈裂問題的一個有效途徑是減小鉆削軸向力。在鉆削加工中，軸向力主要受鉆削參數(shù)、刀具材料和鉆型等因素影響。 我國目前還沒有鉆削碳纖維增強復(fù)合材料的專用刀具。
現(xiàn)研制一種釬焊結(jié)構(gòu)的碳纖維增強復(fù)合材料的專用金剛石鉆頭，有效解決碳纖維增強復(fù)合材料分層、劈裂問題。具有刀尖鋒利、多刃切削、耐磨性優(yōu)異等優(yōu)點，由于金剛石鉆頭鉆削時為多刃切削，軸向力被分散，加工表面所受正應(yīng)力也顯著下降。鉆尖鋒利，鉆削時碳纖維增強復(fù)合材料纖維斷裂變形小，從而減輕了分層、劈裂程度。實際使用中如頂角太小，鉆削時間將延長，工件易燒傷；如頂角過大，則鉆削軸向力增大，工件易分層、劈裂。基體錐頂角選用45° -48，具有最佳效果。
采用階梯鉆的方式導(dǎo)鉆部分取工件孔徑的I / 3，實驗證明直徑太大將加重分層和劈裂。鉆削軸向力隨著刀具的直徑增大而增大。這是因為隨著刀具直徑的增大，鉆頭切削刃切削面積增大，從而導(dǎo)致切削力增大。電鍍金剛石復(fù)合鉆頭鉆削時，軸向力和扭矩均較小，分別約為普通硬質(zhì)合金鉆頭的30%和70%，孔加工質(zhì)量明顯提高。
新技術(shù)制造工藝簡單，刀具成本低；由于具有刀尖鋒利、多刃切削等優(yōu)點，該鉆頭在高速、低進給條件下鉆削碳纖維增強復(fù)合材料板材時，基本無分層、劈裂現(xiàn)象，可明顯提高生產(chǎn)率。采用涂層技術(shù)，隨著鉆孔數(shù)的增加，鉆頭的軸向力逐漸增大。這是因為隨著鉆孔數(shù)的增加，鉆頭磨損量增大，從而導(dǎo)致軸向力增大。涂層之后，刀具切削刃變鈍。但在鉆過一定孔數(shù)量（20孔）之后，涂層材質(zhì)很好的提高了刀具的耐磨性。涂層鉆頭磨損最小。
主要產(chǎn)品特征是；刀體的頭部通過高溫釬焊連接的鉆頭，槽口為4個，金剛石粒度為40-45目，均布在切削刃的位置，錐頂角45-48°。清屑孔為長圓孔。鉆頭外徑為3-14mm，壁厚1.1mm導(dǎo)孔鉆直徑為鉆頭外徑的25%_32%。
該產(chǎn)品詳細制造技術(shù)工藝配方請見:《金剛石刀具、鉆頭制造新技術(shù)配方工藝資料匯編》
【服務(wù)內(nèi)容】接受企業(yè)委托，按照產(chǎn)品分類進行資料收集，包括日本、美國、德國等優(yōu)秀專利技術(shù)、工藝、配方全文資料，通過資料：可以學(xué)習(xí)借鑒美國、日本、德國等新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝，使我國工業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展能夠從系統(tǒng)創(chuàng)新、集成創(chuàng)新的高度對接創(chuàng)新驅(qū)動與制造強國戰(zhàn)略。
【閱讀國際專利資料】
1、拓寬企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)思路、掌握最先進的工藝配方，創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計思路，品牌戰(zhàn)略、營銷策略、產(chǎn)品策略；
2、開發(fā)研制新產(chǎn)品，參與國際市場競爭
3、利用知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，增強其知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、利用、管理與經(jīng)營能力
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【目標(biāo)客戶】國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)、產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計院所，研究機構(gòu)，科研院校的科技人員、公司經(jīng)理。
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