Vermeidung von Delaminierung von Verbundwerkstoffen mit Kompressionsschneidern

Verbundwerkstoffe sind eine Gruppe von Materialien, die aus mindestens zwei einzigartigen Bestandteilen bestehen, die in Kombination mechanische und physikalische Eigenschaften ergeben, die für eine Vielzahl von Anwendungen günstig sind. Diese Materialien enthalten normalerweise einen Bindebestandteil, bekannt als Matrix, gefüllt mit Partikeln oder Fasern, die als Verstärkungen bezeichnet werden. Verbundwerkstoffe werden in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Sportartikelindustrie immer beliebter, da sie die Festigkeit von Metall, das geringe Gewicht von Kunststoff und die Steifigkeit von Keramik vereinen können.

Leider stellen Verbundwerkstoffe Maschinisten vor einige einzigartige Herausforderungen. Viele Verbundwerkstoffe sind sehr abrasiv und können die Werkzeuglebensdauer erheblich verkürzen, während andere schmelzen und verbrennen können, wenn die Wärmeerzeugung nicht richtig kontrolliert wird. Selbst wenn diese potenziellen Probleme vermieden werden, kann das falsche Werkzeug das Teil mit anderen Qualitätsproblemen hinterlassen, einschließlich Delaminierung.

Während Verbundwerkstoffe wie G10 und FR4 als „faserig“ gelten, können Verbundwerkstoffe auch „geschichtet“ sein, wie z. B. laminierte Platten aus PEEK und Aluminium. Schichtverbunde sind anfällig für Delaminierung, wenn die Materialschichten durch die Schneidkräfte eines Werkzeugs getrennt werden. Dies führt zu weniger strukturell einwandfreien Teilen, wodurch der Zweck der kombinierten Materialeigenschaften von vornherein vereitelt wird. In vielen Fällen kann ein einzelnes delaminiertes Loch zu einem Ausschussteil führen.

Verwendung von Compression Cutter Schaftfräsern in Verbundwerkstoffen

Verbundwerkstoffe werden im Allgemeinen mit Standard-Metallschneidefräsern bearbeitet, die ausschließlich aufwärts oder abwärts gerichtete Schnittkräfte erzeugen, je nachdem, ob sie eine rechts- oder linksschneidende Geometrie haben. Diese unidirektionalen Kräfte verursachen eine Delaminierung (Abbildung 1).

Umgekehrt sind Kompressionsschneider sowohl mit nach oben als auch nach unten geschnittenen Spannuten konstruiert. Der obere Teil der Schnittlänge, der dem Schaft am nächsten liegt, hat eine Linksspirale, die die Späne nach unten drückt. Der untere Teil der Schnittlänge, der dem Ende am nächsten liegt, hat eine rechtsgängige Spirale, die Späne nach oben zwingt. Beim Schneiden erzeugen die entgegengesetzten Spannuten entgegenwirkende Auf- und Abwärtskräfte. Die entgegengesetzten Schnittkräfte stabilisieren den Materialabtrag, der die Verbundschichten zusammendrückt und der Delamination auf der Ober- und Unterseite eines Werkstücks entgegenwirkt (Abbildung 2).

Da Kompressionsschneider ein Werkstück nicht nach oben ziehen oder nach unten drücken, hinterlassen sie ein hervorragendes Finish auf geschichteten Verbundwerkstoffen und leichten Materialien wie Sperrholz. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Kompressionsfräser speziell zum Profilieren geeignet sind, da die Vorteile der Up-and-Down-Cut-Geometrie beim Schlitzen oder Eintauchen nicht genutzt werden.

Etwas so Einfaches wie die Auswahl eines Werkzeugs, das für ein bestimmtes Verbundmaterial geeignet ist, kann erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des fertigen Teils haben. Erwägen Sie die Verwendung von Werkzeugen, die für verschiedene Verbundwerkstoffe und Operationen optimiert sind, oder erfahren Sie, wie Sie den richtigen Bohrer für das Bohren von Verbundwerkstoffen auswählen.