CFRP加工切削面表面粗糙度僅Ra0.4μm，既無分層也

碳纖維增強樹脂基復合材料（CFRP）是在碳纖維上層疊多層浸漬了環(huán)氧樹脂的片材（預浸材），然后加熱加壓制成的。因此在切削時容易出現(xiàn)的問題是預浸材之間和纖維之間出現(xiàn)分層和劈裂。解決了這些問題，開始面向摩托車和汽車策劃、設計和生產CFRP部件的是日本東京R&D公司（總部：東京）（圖1）。
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圖1：日本東京R&D的加工實例和使用的機床

主要面向摩托車和賽車加工CFRP部件，從部件的提案到設計、成形、加工提供一條龍服務。左圖為發(fā)動機上的導流部件——通風筒的加工實例。CFRP切削使用的加工中心是山崎馬扎克的“VTC-200B”（右圖）和發(fā)那科的“ROBODRILL α-T14iAL”。 

過去只有一級方程式賽車（F1）及MotoGP等賽車的零部件對CFRP存在需求。每種賽車零部件需要的個數(shù)都很少。因此，與其用昂貴的夾具機械切削，不如用旋轉工具人工切削成本更低。東京R&D從15年前就開始積累機械切削CFRP的技術經驗，但此前都不大有用武之地。  內容來自123456

東京R&D制造部部長白巖一行表示“但最近1～2年，形勢大大改變”。因為不僅是賽車，量產型汽車也開始采用CFRP。 


重要的“工具材質” 

東京R&D的優(yōu)勢在于切削面的品質高。圖2是該公司制造的回紋針樣品。大小跟500日元硬幣差不多，仔細觀察發(fā)現(xiàn)厚度方向上有三層。整體厚度為900μm，每層相差300μm。這么微細的加工也沒出現(xiàn)分層和殘留，表面粗糙度僅Ra1.6μm。另外，該公司的其他部件有的表面粗糙度僅Ra0.4μm。  內容來自123456

圖2：通過微細加工也能實現(xiàn)平滑的切削面

這是制造的回紋針樣品。厚度為900μm，設有300μm的高度差。這么微細的加工也很光滑，表面粗糙度僅Ra1.6μm。加工時間為3分鐘。

據(jù)東京R&D介紹，切削CFRP主要有三大技巧。即［1］根據(jù)切削部位區(qū)別使用工具，［2］根據(jù)部位調整工具的旋轉方向和轉速以及進刀方向和速度，［3］合理設定切削程序。下面逐條來介紹。 

首先是［1］區(qū)別使用工具，了解什么樣的工具適合什么樣的切削至關重要。 

順便一提，東京R&D還在工具廠商的幫助下開發(fā)出了將金剛石砂粒電沉積在機械構造用碳鋼（S45C）上的自制工具（圖3）。 

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圖3：CFRP加工中使用的部分工具

上面的兩個是通過CVD（化學氣相沉淀）涂布了金剛石的超硬合金立銑刀，屬于市售工具。下面兩個是電沉積了金剛石砂粒的工具，是在工具廠商協(xié)助下自制的工具。 


2］工具的旋轉和進刀方面，加工CFRP特別需要注意的是工具的旋轉方向和進刀方向。因為由預浸材層疊而成的CFRP具有各向異性。 

圖4表示切削采用了UD預浸材（僅一個方向配備了碳纖維）的CFRP時的工具旋轉方向和進刀方向。工具的刀刃順時針方向旋轉時，在刀刃遠離工件的部分，刀刃沿著上挑纖維的方向移動。因此，這一部分容易出現(xiàn)分層。于是，從右向左進刀，刀刃對著工件始終在壓著纖維的方向上移動。這樣，就可以防止分層。  本文來自123
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圖4：加工UD（單方向）預浸材的CFRP時的刀具旋轉方向和進刀方向

圖為俯視工件和工具的狀態(tài)。在CFRP切削中，工具的旋轉方向與進刀方向的關系非常主要。之所以容易分層，是因為在刀刃遠離工件的部分，刀刃沿著從工件上上挑纖維的方向移動。這時，如果從右向左進刀，刀刃就會沿著始終壓著纖維的方向移動，能夠避免分層。 

雖然道理很簡單，但要不斷積累這么精細的技巧才能實現(xiàn)平滑的切削面。不過，該公司未公布具體的工具轉數(shù)和進刀速度。 

下料量也有講究 

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