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伊斯卡，不止專注於金屬加工（gōng）

2020-8-25 來源：-- 作者：-

前言

全球製造商們及技術專（zhuān）家持續（xù）探尋（xún）如何改良產品，考察采用不同種類的（de）材料製造其產品以使得產品在市場上更具吸引力。為了（le）在快（kuài）速變化的世界裏實現其目標，全部相關聯要素需更柔（róu）性並樂於（yú）擁抱（bào）變化。當前，越來越多非金屬（shǔ）材（cái）料的使用正快速增長，以往理所當然由傳統材料（liào）占領的（de）諸多應用領域現在已（yǐ）然采用非金屬材料製（zhì）造。複合材料及碳纖維增強複（fù）合材料（CFRP）的應用現已（yǐ）越來（lái）越（yuè）普（pǔ）遍（biàn），這類材料（liào）的市場（chǎng）份額持續增長。

在過去的三十年裏，複合材料、塑料、陶（táo）瓷（cí）、以及（jí）無數的材料被CFRP取而代之，CFRP已成長為市場上占統治地位的新興材料。複（fù）合材料持續野蠻滲透並占據新市場，這類材料的應用項目數呈持續增長態勢。發展至今，現代複合材料在工程材料的市場占比（bǐ）率愈（yù）加可觀，其（qí）應用已從日常用品衍生至了更複雜的小眾（zhòng）領域。

工業領域的領（lǐng）跑者，諸如汽車工業、航空工業（yè）以及能源工業走在了技術（shù）的前沿。例如，典型的（de）呈（chéng）規模化生產的風力發電機采用了三葉片式設計。這些葉（yè）片由玻璃纖維增強環氧樹（shù）脂製成。而類似於碳纖維（wéi）這（zhè）樣的新材料也逐漸被業內接（jiē）納，滿（mǎn）足了大型風機葉片的高強度-重量比需求。現在，典型的適用於5MW風力發電機的圓周直徑達60米（mǐ）的葉輪葉（yè）片已成為標準長度（dù）產品。

複合材料的加工

作為金屬切削工業領域的（de）領軍企業之一，伊斯卡確保其多產的研發部門能持續創新研製出一係列前（qián）沿的（de）切削刀具，刀具專（zhuān）為CFRP及複合材料（liào）的高效加工而特別（bié）設計（jì）。這些技術前沿的切削刀具為用（yòng）戶麵對（duì）的（de）頗具加工挑戰（zhàn）性的材料提供了非常高效的加工製造解決方案。伊（yī）斯卡，不止專（zhuān）注於金屬加工（gōng）。

圖1 加工複合材料（liào）的刀具

在許多加工應用中，CFRP的高強度（dù）-重量比使得其成為全（quán）球（qiú）航空工業及汽車（chē）工業頗為（wéi）偏愛的材料。在人們的日常生活中，複合材料的應用（yòng）呈日益增長的（de）態勢；如在運動器械、汽車、摩托車、日用消費品以及醫療保健產品。舉一個醫療領域的應用案例，複合材料的（de）采用為重建大的或具有複雜形狀的缺失的頭蓋骨提供了新的辦法（fǎ）。在這一（yī）領（lǐng）域，經預製、計（jì）算機（jī）生成、私人訂製的碳纖維增強複合材料（CFRP）材料醫療植入物已開始使用。對世界（jiè）各地的幾乎所有工業領域的製造商及技術專家而言，這極其重要，他們需要為來自市（shì）場的新（xīn）需求做足準備，足夠靈活地尋找到CFRP及（jí）複合（hé）材料的新用途。

作為金屬切削領域的領軍（jun1）製造商之一，伊斯卡推出一係列（liè）具有高性能、高精度聚晶金（jīn）剛石刀具（PCD）及釺焊立方氮化硼（CBN）刀尖的刀具。伊斯卡還推出一係（xì）列塗覆有先進金剛石塗層的具有各種幾何形（xíng）體的整體（tǐ）硬質（zhì）合金刀具，以滿足來自當今（jīn）的（de）金屬膠合（hé）板（bǎn）、CFRP及複合材料工業領域的非常嚴苛的需求（qiú）。伊斯卡還提供以（yǐ）下刀具：刀片、加工埋頭螺釘孔（kǒng）的沉孔刀具、球頭銑刀、立銑刀（dāo）、仿形刀具（jù）、複合（hé）鑽頭、階梯鉸刀（dāo）、沉孔階（jiē）梯鑽頭（可加工埋頭螺釘孔）。此外，伊斯卡具有經驗豐富的工程師（shī）團隊還可為任（rèn）何被加工材料的加工需求提供“非標訂（dìng）製（zhì）”刀具。

圖2 SUMOCHAM鑽

圖3 整體硬質合金立銑刀（dāo）

聚（jù）晶金剛石（PCD）刀具隨現代工件材料（liào）的更高效加工需求的增長而增長；如有色（sè）金屬（shǔ）、塑料、石墨基複合材料以及（jí）其它（tā）難（nán）加工材料或耐磨材料。CBN刀具用於加工硬（yìng）度高（gāo）於HRC45的淬硬鋼件、鑄鐵件、超級合金件及其它特（tè）定材料。需謹記（jì）：“高品質刀具能提高生產（chǎn）率，降低生（shēng）產成本”。伊斯卡（kǎ）研發部門致力於幫助解（jiě）決（jué）加工這些複合材料的龐雜問題；事實上，伊斯卡仍在繼續投（tóu）入大量（liàng）資金以期能為更多（duō）的應用提（tí）供解決方（fāng）案。

源於現用於滿足技術前沿的（de）飛機製造需求（qiú）的複合材料質（zhì）輕卻非常強固，需要采用新的加工工藝來加工。通常而言，用於（yú）加工（gōng）CFRP材料的刀具采用了（le）塗覆有經久耐用的（de）金剛石（PCD）塗層的刀片，vein PCD銑刀或焊接式回轉刀（dāo）具。

圖4 PCD刀尖銑（xǐ）刀

事實上，在加工CFRP這類複合材料時，並不會產生切屑；取而代之的材料去除機理用“破碎”來描（miáo）述或許更恰當。切（qiē）削刃“破碎”硬（yìng）質碳纖維的作用遠大於“剪切”材料。這一加工過（guò）程對刀具切削刃造成了（le）相當大的磨耗，導致刀具的快速磨損。在複合材料的（de）加工中，與其它切削刀具應用一樣，刀具形（xíng）狀也決定著（zhe）切削性能；然而，刀具基體材料也是影響切削性能的主（zhǔ）要因素。若刀具基體不能保（bǎo）證切削刃具有高耐磨性以保持刀具幾何形狀並維持切削刃（rèn）的鋒利，刀具將快速磨（mó）損，並導致刀具幾（jǐ）何形狀迅（xùn）速改變（biàn）。為成功加工CFRP，伊斯卡研發出持久耐用的塗覆金剛石塗層的具有高硬（yìng）度基體、鋒利切削刃的（de）硬質合金刀具。

金剛（gāng）石塗（tú）層通常指多晶（jīng）金剛石塗層（PCD）。然而到目前為止，化（huà）學（xué）氣相沉積的金剛石塗層（CVD）是實現100%純金剛石塗層的唯一（yī）方式。CVD金剛石塗層的主（zhǔ）要優勢是能減少在加工（gōng）具有（yǒu）高耐（nài）磨損性能的複合材料過程中產生的切削熱及摩擦。

盡（jìn）管複合材料的加工作業看上去簡單，有時僅（jǐn）需鑽（zuàn）孔及修邊，但（dàn）是支撐這些（xiē）複雜零件的夾具貼合性（xìng）往往較差。因此，夾（jiá）持複合材料的（de）夾（jiá）具是一筆相當大的工程投入。沒有飛邊、分（fèn）層的幹淨利落的切削，或相反，不同材料層的堆疊需要工件被牢固夾（jiá）持以對抗振動。

結語

伊斯（sī）卡高性能高精度的釺焊PCD或CBN刀尖的刀具及金剛石塗層刀具（jù）能（néng）降低用戶（hù）生產成本，提高所製造零件的品質；與采用碳化（huà）鎢硬質合金刀具加工相比，能顯（xiǎn）著提高在CFRP及複合材（cái）料加工中的性能。另外（wài），還能（néng）獲得更高精度、更出色的被加工表麵質量。

在工業界（jiè），伊斯卡以出色的客戶服務、高品質刀具及高性價比而聞名。不止於體現在金屬加工領域，也展現在CFRP及複（fù）合材料（liào）加工（gōng）領域。

（來源：伊斯卡刀具；作者：伊斯卡PCD & CBN 產品（pǐn）經理（lǐ） Artur Kiliminik）

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