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一文了解金属基复合材料的刀具选择(含铣削/钻孔/车削)

金属基复合材料(metal matrix composite),简称(MMC)是以金属及其合金为基体,与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。其增强材料大多为无机非金属,如陶瓷、碳、石墨及硼等,也可以用金属丝。是一种难加工的新型复合材料,如何选择刀具加工金属基复合材料呢?且看下文。

一、金属基复合材料介绍

1.金属基复合材料按金属或合金基体不同,可分为铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料、镍基复合材料、铜基复合材料、高温合金基复合材料、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料等。

2.金属基复合材料按增强体的类别来分类,可分为颗粒增强金属基复合材料(如Al2O3,SiC增强相轻合金基复合材料)、短纤维/晶须增强金属基复合材料、长纤维增强金属基复合材料、层状复合材料。

二、金属基复合材料加工难点

金属基复合材料广泛应用于航空航天、军事领域、轨道交通、医疗领域、电子电器等领域,因其具有耐磨损、良好的导热性能、高韧性、线膨胀系数小、良好的导电性能、高冲击性能、耐高温、高比强度等优良性能特点,同时这些优良特性也不同程度的给金属基复合材料的机加工带来难点。

尤其是金属基复合材料里的研磨性增强相使它们难以被切削加工,而且造成刀具严重磨损,如何选择刀具使得金属基复合材料加工的表面粗糙度较小,刀具寿命长,成为解决金属基复合材料加工难点的主要研究方向。

三、金属基复合材料加工刀具材质

尽管金属基复合材料可以通过各种少量甚至无切削加工工艺制成不同精度和不同形式的制件,但是对于有较高精度要求的工件,切削加工仍是不可避免的。由于金属基复合材料中的增强相具有极大的研磨性,传统的刀具材料如高速钢和硬质合金,已经不能满足切削加工金属基复合材料的切削加工、特别是精加工的要求。

最近几年,世界各工业发达国家及国内各大公司争相发展新型聚晶金刚石刀具材料,以解决金属基复合材料的切削加工难题。

金属基复合材料车削刀具

金属基复合材料加工中应用最多也最基础的是车削加工,复合材料车加工刀具相对钻孔、铣削工序结构相对简单,对于高效批量的车加工,一般选用硬质合金刀具基体镶PCD材质刀尖作为切削刃的机夹刀片,针对特殊金属基复合材料工件(如汽车零部件)的车加工,也需要用到定制的非标车刀,在整体硬质合金或钢制车刀刀具集体上镶PCD切削刃,这种刀具具有良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能,同时刀具性能十分稳定,被加工后的复合材料零件表面光洁度更好。