Как избежать расслоения композита с помощью компрессионных фрез

Композиты представляют собой группу материалов, состоящих как минимум из двух уникальных компонентов, которые при объединении обеспечивают механические и физические свойства, подходящие для широкого спектра применений. Эти материалы обычно содержат связующий ингредиент, известный как матрица, наполненная частицами или волокнами, называемыми армирующими элементами. Композиты становятся все более популярными в аэрокосмической, автомобильной и спортивной отраслях, поскольку они могут сочетать в себе прочность металла, легкий вес пластика и жесткость керамики.

К сожалению, композитные материалы представляют собой некоторые уникальные проблемы для машинистов. Многие композиты очень абразивны и могут значительно сократить срок службы инструмента, в то время как другие могут расплавиться и сгореть, если выделение тепла не контролировать должным образом. Даже если этих потенциальных проблем избежать, неправильный инструмент может оставить деталь с другими проблемами качества, включая расслоение.

В то время как композиты, такие как G10 и FR4, считаются «волокнистыми», композиты также могут быть «слоистыми», например, ламинированные листы из PEEK и алюминия. Слоистые композиты подвержены расслаиванию, когда слои материала разделяются силами резания инструмента. В результате получаются менее структурно прочные детали, что, в первую очередь, противоречит цели комбинированных свойств материалов. Во многих случаях одно отслоившееся отверстие может привести к браку детали.

Использование концевых фрез компрессионного типа в композитных материалах

Композитные материалы обычно обрабатываются стандартными металлорежущими концевыми фрезами, которые создают исключительно направленные вверх или вниз силы резания, в зависимости от того, имеют ли они правостороннюю или левостороннюю канавку. Эти однонаправленные силы вызывают отслоение (рис. 1).

И наоборот, компрессионные фрезы имеют как верхние, так и нижние канавки. Верхняя часть длины реза, ближайшая к хвостовику, имеет левую спираль, отбрасывающую стружку вниз. Нижняя часть длины пропила, ближайшая к концу, имеет правостороннюю спираль, отбрасывающую стружку вверх. При резании противоположные направления канавки создают противодействующие силы резания вверх и вниз. Противоположные силы резания стабилизируют съем материала, который сжимает композитные слои, препятствуя расслаиванию верхней и нижней части заготовки (рис. 2).

Поскольку компрессионные фрезы не тянут вверх и не прижимают заготовку, они оставляют превосходный результат на многослойных композитах и ​​легких материалах, таких как фанера. Однако важно отметить, что компрессионные фрезы подходят именно для профилирования, так как преимущества геометрии резания вверх и вниз не используются в операциях прорезания пазов или врезания.

Такая простая вещь, как выбор инструмента, подходящего для конкретного композитного материала, может существенно повлиять на качество конечной детали. Рассмотрите возможность использования инструментов, оптимизированных для различных композитов и операций, или узнайте, как правильно выбрать сверло для обработки композитных отверстий.