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伊斯卡（kǎ），不（bú）止專注於（yú）金（jīn）屬加工
發布時間：2020-8-25
前言
全球製造商（shāng）們及技術專家持續探尋如何改良產（chǎn）品，考察采用不同種類的材料製造其產（chǎn）品以使得產品在市場上更具吸引力。為了在快速變化的世界裏實現其目標，全部相關聯要素需更柔性並樂於擁抱（bào）變化。當前，越來越多非金屬材料的使用正快（kuài）速增長，以往理所當然由傳統（tǒng）材（cái）料占領的諸多應用領域（yù）現在已然采用非金屬材料製造（zào）。複合材料及碳纖維增強複合材料（CFRP）的（de）應用現已越來（lái）越普遍，這類材料的市場份額（é）持續增（zēng）長。
在過去的三十年裏（lǐ），複合（hé）材料、塑料、陶瓷、以及無數的材料被（bèi）CFRP取而（ér）代之，CFRP已成長為市場上占統治地位的新興材料。複合材料持續野蠻滲透並占據（jù）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（zhàn）比率愈加可觀，其應（yīng）用已從日（rì）常（cháng）用（yòng）品衍生至（zhì）了更複雜的小（xiǎo）眾領域。
工業領域（yù）的領跑者，諸如汽車工業、航（háng）空工（gōng）業以及能源工業走在了技術的（de）前沿。例如，典型的呈規模化生產（chǎn）的風力發電機采用了三葉片式設計。這些葉片由玻璃纖維增強環氧樹脂製成（chéng）。而類似於碳（tàn）纖維這樣的新材料也逐漸被業內接納，滿足了大型（xíng）風機葉片的高強度（dù）-重量比需求。現在，典型的適用（yòng）於5MW風力發電（diàn）機的圓周直徑達60米的葉輪葉片（piàn）已成（chéng）為標準長度產（chǎn）品。
複合材料的加工
作為金屬（shǔ）切削工業領域的領軍企業之一，伊斯卡確保其多產的研發部門能持續創（chuàng）新研製出一（yī）係列前沿的切削刀具，刀具專為CFRP及（jí）複合材料的高效加工（gōng）而特別設計。這些技術前沿的（de）切削刀具為用戶麵對的頗具加工挑戰性的材料提供了非常高效（xiào）的加工製造解決（jué）方案。伊斯卡，不止（zhǐ）專注於金（jīn）屬（shǔ）加工（gōng）。
圖1 加工複合材料的刀具
在許多加工應用中（zhōng），CFRP的高強度-重量比使得其成為（wéi）全球（qiú）航空工業及汽車工業頗為偏愛的材（cái）料。在人們的日（rì）常生活中，複合材料的應用呈日益增（zēng）長的態勢；如在運動器械、汽車、摩托（tuō）車、日用消費品（pǐn）以及醫療保健產品（pǐn）。舉（jǔ）一個（gè）醫療領域的應用案例，複合（hé）材料的采用為重建大的或具有複雜形狀的（de）缺失的頭蓋骨提供了新的辦法。在這一領域，經預製、計算機生成、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。對世界各地的幾乎所有（yǒu）工業領域的製造商及技（jì）術專家而言，這極（jí）其重要，他們需要（yào）為來自市場的新需求做（zuò）足準備，足夠（gòu）靈活地尋找到CFRP及複合材料（liào）的新（xīn）用途。
作為金（jīn）屬切削領域的領軍製造商之一，伊斯（sī）卡推出一係列具有高性能（néng）、高精度（dù）聚晶金剛（gāng）石（shí）刀具（PCD）及釺焊立方氮化硼（CBN）刀尖的刀具。伊斯卡還推（tuī）出一係列塗覆（fù）有先進金剛石（shí）塗層的具（jù）有各種幾何形體的整體硬質合金刀具，以滿足（zú）來自當今的金屬膠合板、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（gòng）以下刀具：刀片、加（jiā）工埋頭螺釘孔的沉孔（kǒng）刀具、球頭銑刀、立銑刀、仿形刀具、複合鑽頭、階梯鉸刀、沉孔階梯鑽頭（可加工埋頭螺釘孔）。此外，伊斯卡具有經驗（yàn）豐（fēng）富的（de）工程師團隊還可為任（rèn）何被加（jiā）工材料的（de）加工需求提供“非標訂製”刀具。
圖2 SUMOCHAM鑽
圖3 整體硬質合金立銑刀
聚（jù）晶金剛石（PCD）刀具隨現代工件材料的（de）更高（gāo）效加工（gōng）需求的增長而增長；如有色金屬、塑料、石墨基複合材料以及其它難加工（gōng）材料或耐磨材（cái）料（liào）。CBN刀具用於加工硬（yìng）度（dù）高於HRC45的淬硬鋼件、鑄鐵件、超級合金件及（jí）其它（tā）特定材料。需謹記：“高品質刀具能提高生（shēng）產率，降低生產成本”。伊斯卡研發部門致力於幫助解決加工這些（xiē）複合材料的龐雜問題；事（shì）實上，伊斯（sī）卡仍在繼（jì）續投入大量資金以期能為更多的應用提供解（jiě）決方案。
源於現用於滿（mǎn）足技術前沿的飛機製造需求的複合材料（liào）質輕卻非常強固，需要采用新的加工工（gōng）藝來（lái）加工。通常而言，用於加工CFRP材料的刀具采用了塗覆有經久耐用的金剛石（PCD）塗層的刀片，vein PCD銑刀或（huò）焊接式回轉刀具。
圖4 PCD刀尖銑刀
事實上，在加工CFRP這類複（fù）合（hé）材料時，並不會產生切屑；取而（ér）代之的材料去除機理（lǐ）用（yòng）“破碎”來描述或許（xǔ）更恰當。切削刃“破碎”硬質碳纖維的作用遠大於“剪切”材料。這一加工過程（chéng）對（duì）刀具切削刃造成了相當大的磨耗，導致刀具的快速磨損。在複合材料的加工（gōng）中，與其它（tā）切削刀具應用一樣，刀具（jù）形狀也決（jué）定著（zhe）切削性能；然而，刀（dāo）具基體材料也是影響切削性能的主要（yào）因素。若刀（dāo）具基體不能保證切削刃具有高耐磨性以保持刀（dāo）具幾何（hé）形狀並（bìng）維持切（qiē）削（xuē）刃（rèn）的鋒利（lì），刀具將快速磨損，並導致刀具幾何形狀迅速改變。為成功加工CFRP，伊斯卡研發出持久耐用的塗覆金（jīn）剛石塗層的具有高硬度基體、鋒利切削刃的硬質合金刀具。
金剛石塗層通（tōng）常指多晶（jīng）金剛石（shí）塗層（PCD）。然而到目前為止，化學氣相沉（chén）積（jī）的金剛石塗層（CVD）是實現100%純金剛石塗層的唯（wéi）一方（fāng）式。CVD金剛石塗層的主（zhǔ）要優勢（shì）是能減少在加工具（jù）有高耐磨損性能的複合材料過程中產生的（de）切削熱及摩擦（cā）。
盡管複合材料的加工作業看上去簡單，有時僅需鑽孔（kǒng）及修邊，但是支撐這些複雜零件的夾具貼合性往往較差。因（yīn）此，夾持複合材料的夾具是一筆相（xiàng）當大的工程投入。沒（méi）有飛邊、分層的幹淨利落的切削，或相（xiàng）反，不同材料層的堆（duī）疊需要工（gōng）件被（bèi）牢固夾持以對抗振（zhèn）動。
結語
伊斯卡（kǎ）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能降低用戶生產成本，提高所（suǒ）製造零件的品質；與（yǔ）采用碳化鎢硬質合金刀具加工（gōng）相比，能顯著提（tí）高在CFRP及複合材料加工中的性能。另外，還能獲得更高（gāo）精度、更出色（sè）的被加工表麵質量。
在工業界，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（jiā）工領域，也展現在CFRP及複（fù）合材料加工領域。
（來源：伊斯卡刀具（jù）；作者：伊斯卡PCD & CBN 產品經（jīng）理 Artur Kiliminik）