Композитные материалы широко используются в авиакосмической, автомобильной, судостроительной и других высокотехнологичных отраслях благодаря их уникальным свойствам: высокой прочности, малому весу и устойчивости к коррозии. Однако их обработка на фрезерных станках с ЧПУ требует особого подхода.
В этой статье рассмотрим ключевые аспекты фрезерования композитов, включая выбор инструмента, режимы резания и методы минимизации дефектов.
1. Особенности композитных материалов
Композиты состоят из двух или более компонентов (например, углеродное волокно + эпоксидная смола), что делает их обработку сложной из-за:
- Анизотропии – свойства материала различаются в зависимости от направления волокон.
- Абразивности – волокна (особенно углеродные и стеклянные) быстро изнашивают инструмент.
- Риска расслоения и образования заусенцев – неправильная обработка может привести к повреждению структуры.
2. Выбор инструмента для фрезерования композитов
Материал фрезы:
- Твердый сплав (HM) – подходит для большинства композитов, но требует частой заточки.
- Поликристаллический алмаз (PCD) – оптимален для абразивных материалов (углепластик, стеклопластик), обладает высокой износостойкостью.
- Алмазно-оксидные покрытия (DLC) – уменьшают налипание смолы и продлевают срок службы фрезы.
Геометрия фрезы:
- Однозаходные фрезы – минимизируют вибрацию и снижают риск расслоения.
- Спиральные фрезы с положительным углом – улучшают отвод стружки и уменьшают нагрев.
- Фрезы с изменяемым шагом зуба – снижают резонансные колебания.
3. Режимы резания
Параметры обработки зависят от типа композита, но общие рекомендации:
Скорость резания (Vc):
- Углепластик: 150–300 м/мин
- Стеклопластик: 200–400 м/мин
- Кевлар: 100–200 м/мин Подача на зуб (fz): 0,02–0,1 мм/зуб
Глубина резания (ap): 0,5–2 мм (чистовая обработка), до 5 мм (черновая)
Важно: Высокие обороты и малая подача помогают избежать расслоения.
4. Методы минимизации дефектов
Охлаждение:
- Сухая обработка (воздушное охлаждение) – предотвращает набухание смолы.
- Минимальное количество смазки (MQL) – снижает нагрев без вреда для материала.
Использование вакуумных столов или специальных креплений – предотвращает вибрацию и смещение заготовки.
Обработка в несколько проходов – уменьшает нагрузку на материал.
5. Послеобработка
После фрезерования часто требуется:
- Зачистка кромок абразивными инструментами.
- Полировка для устранения микротрещин.
- Контроль качества (ультразвуковая дефектоскопия, термография).
Фрезерование композитных материалов на ЧПУ требует точного подбора инструмента, режимов резания и методов фиксации. Соблюдение этих рекомендаций позволяет добиться высокого качества обработки без повреждения структуры материала.
