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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?？赊D(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行加工。該中心主要是為所需的工藝進行規(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行精加工；之后，需要在深度為1.5 m的地方，通過擴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孔和鉸削工序加工并形成一個倒角；再可通過鏜削和擴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行自對中，同時操作員只需要使用小的進給力。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！