複合材料CNC加工
數控加工 由於它可以加工多種材料，因此在製造業中越來越受歡迎。 CNC 加工可根據 3D 模型建立不同材質的精確零件。
CNC 加工專案中的一些典型材料包括金屬和合金、塑膠和複合材料。如果分析材料趨勢，繼金屬和塑膠之後，複合材料是 CNC 加工專案中最常見的材料。本文主要介紹複合材料的 CNC 加工。我們將涵蓋 複合材料的性能、複合材料加工的環境、應用等等。
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什麼是複合材料？
複合材料是由兩種或多種不同性能的材料組合而成的材料。將具有獨特物理和機械性能的材料結合，創造出具有獨特性能的新材料（Ngo，2020）。
複合材料=基材（基體）+纖維（增強材料）
然而，它還可能含有其他添加劑和填料，以定制所需的性能並獲得更好的性能 表面光潔度.
複合材料-碳纖維
組合不同類型金屬的基本目的與增強強度、剛性、耐熱性和其他性能有關。
例如，將陶瓷與 鑄鐵 提高了耐熱性和強度，組合形成的新材料在許多方面都優於母材。
CNC 加工中經常使用四種類型的複合材料。
- 木質複合材料：合板
- 強化塑膠：碳纖維、玻璃纖維、紡織纖維等
- 金屬基複合材料：連續纖維、碳化矽、石墨等。
- 陶瓷基複合材料：氧化鋁、莫來石或氧化鋁、二氧化矽、鈣-氧化鋁等。
複合材料有哪些特性？
複合材料具有耐腐蝕、高強度重量比、雷達透明度、非磁性、易於維護、耐用性、零件整合、尺寸一致性、定製表面和許多其他特性。讓我們更詳細地討論重要的屬性。
- 機械強度高
如果考慮複合材料的重量，它們是太堅固的材料。您可以透過碳纖維的例子來理解它，它的強度是低碳鋼的四倍。然而，特定複合材料的強度在很大程度上取決於其組成材料。
- 防火阻燃
陶瓷和其他密切相關的複合材料具有很高的耐火性。複合材料中的添加劑，如三氧化二銻，在著火時會產生二氧化碳並阻止其燃燒。此外，它們有助於點燃後固化。
- 耐衝擊性
不同材料的混合使複合材料具有極強的抗衝擊和高衝擊力的能力。它可以承受對材料的快速衝擊，而不會犧牲機械性能和斷裂。
- 耐化學性
複合材料能承受多種酸、鹼和其他化學物質的侵襲，並且具有很強的耐候性。它主要依賴於生產過程中使用的樹脂。因此，複合材料被用來製造化學品儲存設施、管道、漏斗、導管、壓力容器和汽車車身。
- 電氣絕緣
複合材料是優良的電絕緣體，可以抵抗高壓電能而不會燃燒或輕微損壞。如果您檢查應用方面，您會發現加熱系統（包括熔爐、工業硬化設備等）中使用的大多數電氣絕緣材料都採用複合材料。
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複合材料 CNC 加工工藝
使用 CNC 加工操作加工複合材料不同於金屬、合金和塑膠。加固元件使其具有高度耐磨性。此外，各向異性和非均勻結構也是造成加工困難的原因。
因此，考慮各種加工環境以將 3D 模型轉換為功能複合零件而不損壞工件和切削刀具至關重要。
- 材料成分
特定複合材料的性能（包括切削加工性）與其組成材料有關，在加工複合材料工件之前，您需要了解這些組成部分。複合材料包含哪些金屬、塑膠、陶瓷或添加劑，這些成分的原始特性為何？
- 工具材質
的材料 切割工具 影響牠們的壽命。選擇合適的刀具材料對於避免對工件造成物理傷害和刀具磨損至關重要。普通碳鋼或硬質合金刀具可以加工複合材料。但是，它們需要經常更換，因為它們會遭受大量損失 磨損 並影響加工精度。
防止此類問題並確保生產精度的最佳技術是使用脈紋鑽石工具。多晶鑽石 (PCD) 刀尖可以在銑削和車削複合材料時提供高品質的結果。
- 考慮刀具幾何形狀
在加工複合材料時，切屑與工件懸掛是另一個問題，可以透過使用鋒利的工具來避免。此外，具有高正前角的刀具可以有效地進行清晰、乾淨的切割，同時產生的熱量最少。
- 用於修整的螺旋刀具。
- 用於開槽和型腔加工的立銑刀。
- 用於鑽孔和倒角的鑽石鑽頭（帶有改進的角錐頭）。
- 確保完美的刀具夾持
刀架是複合式 CNC 加工的另一個重要因素，可以防止刀具拔出的風險。建議使用固定旋鈕的液壓卡盤，這樣可以平衡加工組件。
- 使用適當的冷卻劑
在使用 CNC 技術加工複合材料時，切屑與工件的附著是很常見的。切屑會積聚熱量並損壞工具，因此需要使用適當的冷卻劑來解決此問題。
水和油等普通冷卻劑可以散發熱量，但問題是它們會吸收這些冷卻劑並導致工件膨脹。因此，最好使用潤滑劑或氣槍作為冷卻劑。另一個解決方案是與CNC工具機一起安裝低溫冷卻系統。
為了獲得更好的光潔度並延長刀具壽命，請沿著刀具旋轉方向進給複合工件 - 傳統銑削。它將有利於最大切削深度、使用完整的凹槽長度並保持穩定。
此外，還要確保刀具與工件完全嚙合且沒有偏轉。
- 切削速度和進給量
如果沒有合適的切削速度和進給率，複合材料的加工可能會充滿挑戰。建議使用高切削速度和進給率，以使加工過程更容易、更有效。
- 切削速度：550至760公尺/分鐘或0.076至4.57毫米/齒
- 主軸轉速：15000轉/分以上
資源： （複合材料加工：提高刀具壽命和零件品質的 10 個技巧，2019 年）
此外，這些參數必須根據特定的 CNC 加工製程和複合材料類型進行變更。例如，如果複合材料太實心，請將主軸速度降低三分之一，甚至低於鑽孔速度。
複合材料CNC加工的優點與缺點
加工複合材料來製造功能部件具有多種優點。它可以根據最終用途所需的性能進行客製化。零件有 可以以有競爭力的價格創造複雜的幾何形狀 具有高尺寸精度。
然而，使用複合材料可能具有挑戰性，因為它需要專門的工具和各種加工環境。
複合材料CNC加工的應用
CNC 加工複合材料零件
您已經了解將複合材料轉化為功能部件和產品的優勢，因為我們已經在本文中介紹了各種複合材料特性。
讓我們進一步深入了解複合數控加工的應用。
| 行業 | 應用 |
| 航太 | 機翼、機身、艙壁、太陽能反射板、引擎室門、渦輪葉片、風扇葉片、轉子軸等。 |
| 汽車業 | 面板、框架、進氣歧管、電池外殼、保險桿、內裝、隔熱罩、傳動軸、底盤、滑動面板、擋泥板和其他零件。 |
| 能源 | 儲氫系統、風力渦輪機零件、建築：門、牆板、屋頂、窗框等。 |
| 石油和天然氣 | 石油和天然氣煉油廠、水處理設施、格柵、管道、煙罩、泵櫃等。 |
| 防禦 | 彈道及武器零件、無人機、運載火箭、軍用車輛車體、潛水艇零件等。 |
| 電氣與電子 | 開關設備、馬達控制器、隔離絕緣體、控制系統零件、斷路器、防弧罩、接線端子、端子板、照明組件等。 |
| 海洋 | 船體、艙壁、管道配件、襯裡、洗滌器等等。 |
| 體育 | 衝浪板、乒乓球板、網球拍、板條、釣竿、棒球棒、曲棍球桿、桿軸等。 |
加起來
複合材料是多功能工程材料，可為各種應用提供設計靈活性和製造經濟性 CNC精密加工 專案.不同類型的複合材料都是可加工的，並且可以使用 CNC 技術將複雜的 3D 模型轉換為功能部件。它具有卓越的性能，並可根據最終應用客製化物理、機械和化學性能。
精確加工複合材料涉及多種考慮因素，例如刀具材料、刀具幾何形狀、工件的固定等等。為您的專案選擇完美的加工標準可能會令人困惑。但別擔心； 普羅林科技 可以消除您所有的不確定性並提供最佳結果。我們有專業的工程師來幫助您找到適合您的專案的最佳幾何形狀和變數。
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常見問題解答
CNC加工常用的複合材料有哪些？
CNC 加工中最常用的複合材料包括金屬基複合材料、碳纖維、陶瓷、增強塑膠、纖維增強聚合物和玻璃纖維。
哪些特性使複合材料成為受歡迎的工程材料？
複合材料是一種流行的工程材料，具有優異的機械強度、抗衝擊性、隔熱性、電阻性、耐化學性和耐候性、阻燃性以及更多特性。
用CNC工具機加工複合材料容易嗎？
使用普通刀具和加工環境來加工複合材料可能具有挑戰性，但可以透過考慮各種標準來完成。選擇特定的刀具、幾何形狀、切割速度、進給率和完美的冷卻液是最好的。
複合材料CNC加工有哪些應用？
數控加工複合材料零件適用於汽車、航太、建築、船舶、能源、石油和天然氣、電氣、電子、體育、能源等產業。
參考書目
- （2019）。 複合材料加工：提高刀具壽命和零件品質的 10 個技巧。 山特維克 Coromart，來自 https://www.sandvik.coromant.com/。
- 恩戈，T.（2020）。複合材料簡介。 研究之門.
迷人的文章！我對複合材料數控加工中提到的具體挑戰和技術很感興趣。您能否詳細說明一下這些技術在處理特別堅韌的複合材料時有何不同？”
感謝您的關注！是的，加工堅韌的複合材料確實需要專門的技術。通常，這涉及選擇正確的刀具材料、調整切削速度以及使用特定的幾何形狀來有效管理這些材料的磨料性和硬度。
您提到複合材料的切割速度為 550 至 760 公尺/分鐘或 0.076 至 4.57 毫米/齒
且主軸轉速高於 15000 RPM。這在所有有條件的情況下都有效嗎
這是一般範圍，在複合材料加工過程中需要固定的確切參數取決於幾個因素，複合材料類型、所需的光潔度、切削類型等。
碳纖維加工成本是多少？
Rokatera，這取決於幾個因素，從複雜性到精確度。您可以上傳設計並索取報價，以了解您的具體專案成本是多少？
我們是從事微型數控銑削的小型企業？碳纖維加工過程中我們總是面臨刀具快速磨損的問題？可能是什麼原因？
閻王，
碳纖維加工過程中刀具的快速磨損可歸因於多種因素。首先，碳纖維的磨蝕性質會很快使切削工具變鈍，特別是如果它們不是由足夠硬的材料（例如鑽石或多晶鑽石（PCD））製成的。此外，不正確的刀具幾何形狀和不正確的切削參數（例如速度和進給率）會加劇磨損並縮短刀具壽命。