目前，由于各種大型復合材料中要求加工的緊固件孔越來(lái)越多，機床面臨的挑戰就越來(lái)越變?yōu)榇罅康暮苌畹暮蛷碗s的孔加工。這是兩個(gè)完全不同的應用領(lǐng)域，但其共同點(diǎn)是為了獲得令人滿(mǎn)意的加工結果和具有競爭力的加工性能，使用定制化的刀具。

非標刀具是指適用于對零件進(jìn)行完全切削或部分切削的刀具，是基于已經(jīng)得到驗證的標準概念例如已有的刀片、夾緊裝置、刀柄和接口；它可能是配有多個(gè)標準刀片的專(zhuān)用刀柄，能作為兩個(gè)或多個(gè)標準刀具使用；也可能是用特殊的硬質(zhì)合金材質(zhì)和/或槽形制成的可轉位刀片，其使用效率大且能夠提供更長(cháng)、更穩定的刀具壽命。與非標刀具相關(guān)的還包括不完全標準，作為標準刀具的備選，具有偏差很小的特點(diǎn)。

當需要加工更加復雜的零件時(shí)，零件的各種特征要求采用專(zhuān)門(mén)的非標刀具解決方案。這一點(diǎn)同樣適用于加工簡(jiǎn)潔的零件，因為非標解決方案可以消除所遇到的生產(chǎn)瓶頸。把非標刀具作為解決方案的場(chǎng)合很多，包括絕大部分的加工范圍、材料和行業(yè)類(lèi)型，其是能代表大部分非標刀具的組合式刀具解決方案。這些解決方案通常是以例如標準刀片、刀卡、刀具接口、鉆槽、防振系統或刀座夾緊裝置的各種組合為基礎。具有獨特性能的純粹非標刀具占非標刀具總數近四分之一，而類(lèi)似標準刀具的非標刀具占四分之三。

加工領(lǐng)域為深孔加工和由復合材料制成的零件的加工是被認為主要使用非標刀具的地方，這類(lèi)復合材料主要為碳纖維增強塑料（CFRP），以及通過(guò)金屬的堆疊對復合材料進(jìn)行支撐的材料。

深孔加工廣泛應用于各種不同的行業(yè)，主要是能源業(yè)和航空工業(yè)。一些深孔零件通?？雌饋?lái)很難加工或者說(shuō)很難開(kāi)始進(jìn)行加工，但是使用定制的非標刀具解決方案就可以通過(guò)一種效率高且安全的方法輕松解決這一難題。

適用于深孔加工的非標刀具

涉及深孔加工的零件通常要求鉆出非常深的孔，且加工復雜性也各有不同，例如包括孔的表面精度、腔室、孔徑變化、形狀、凹槽、螺紋及不斷變化的中心線(xiàn)方向。深孔加工的成功主要取決于標準刀具和非標刀具的混合運用，需要根據非標刀具方面的經(jīng)驗進(jìn)行設計。切削刃的槽形和材質(zhì)以及有效的冷卻液和排屑共同作用，實(shí)現了以高的穿透率和加工安全性達到所要求的理想加工結果。

直徑小于1 mm的孔通過(guò)硬質(zhì)合金槍鉆完成，但是對于直徑大于等于15 mm的孔，使用帶焊接切削刃的鉆頭以及在18mm直徑以上的孔應用機夾可轉位刀片的鉆頭，將使深孔加工變得更加好?？赊D位刀片和現代鉆管系統為深孔加工提供了使用新型非標刀具的可能性。

全球深孔加工中心為各行業(yè)提供可用的開(kāi)發(fā)、設計和測試資源，以促進(jìn)零件加工的工藝。除了小批量零件應用之外，該中心還與需要較高零件產(chǎn)量和大量高質(zhì)量孔的鉆削行業(yè)進(jìn)行合作，例如熱交換器和胚料的生產(chǎn)。該應用中心擁有已經(jīng)驗證的應用跟蹤記錄，以及成功應用于航空工業(yè)、能源業(yè)和普通工程領(lǐng)域中的復雜孔的加工的解決方案。

除了利用單管或雙管系統進(jìn)行比較簡(jiǎn)單的深孔鉆削外，還有一些刀具適用于在各種復雜和受限條件下對孔進(jìn)行加工。該中心主要是為所需的工藝進(jìn)行規劃、為深孔加工刀具設計合適、效率高且安全的支撐的刀具，擴充刀具可以完成的切削特征，以及提供技術(shù)支持。

在該示例中，精心設計的深孔加工非標刀具能夠對石油勘探零件進(jìn)行加工。要加工的零件將近2.5 m長(cháng)，需要在上面先鉆出底孔然后加工一個(gè)比較復雜的形腔。使用非標刀具解決方案的目的是獲得緊密公差和實(shí)現優(yōu)良的表面質(zhì)量，這意味著(zhù)需要鉆出一個(gè)直徑為90 mm的孔，并用浮動(dòng)鉸刀對其進(jìn)行精加工；之后，需要在深度為1.5 m的地方，通過(guò)擴孔和鉸削工序加工出一個(gè)直徑為115 mm的孔；在孔中較淺深度的地方同樣通過(guò)擴孔和鉸削工序加工并形成一個(gè)倒角；再可通過(guò)鏜削和擴孔形成兩個(gè)帶倒角的內腔，隨后經(jīng)過(guò)鉸削處理至zui終尺寸。

若采用傳統加工方法，則該零件的加工時(shí)間將超過(guò)30個(gè)小時(shí)。若使用非標刀具的深孔加工解決方案，則加工時(shí)間將縮短至7.5小時(shí)。

復合材料的加工

在某一工序中，將特定復合材料切削至理想結果以及與機床或設備完全匹配需用到大量非標刀具。事實(shí)上，專(zhuān)用刀具的需求量相當大，約80%的刀具均針對特殊用途而設計，用于提供性能和加工效果。這是對具有通用和特殊性能的標準刀具的補充。

碳纖維增強塑料（CFRP）是復合材料加工領(lǐng)域中用到的主要材料。任何復合材料的特征和可加工性都是不同的。CFRP是加工業(yè)所面臨的一大挑戰，通常很難將其加工至具有競爭力的水平。當CFRP中堆疊有金屬（例如鋁合金或鈦合金）時(shí)，利用切削刀具進(jìn)行的優(yōu)化加工便成為一個(gè)非標刀具專(zhuān)家考慮的問(wèn)題。

復合材料加工中的裝夾刀具也悄然發(fā)生著(zhù)變化，從手持刀具到電動(dòng)自動(dòng)進(jìn)給刀具、機器人再到CNC機床。一致性、穩定性和機床性能等因素會(huì )根據不同的應用場(chǎng)合而有所變化，從而對切削刀具的要求也會(huì )不同。

質(zhì)量在復合材料加工方面越來(lái)越受到人們的關(guān)注，且與切削刀具的性能直接相關(guān)。即使是非常小的變化都很有可能在零件表面造成不達標的瑕疵。非標刀具的加工工藝制定對于孔加工非常關(guān)鍵。

鉆削復合材料意味著(zhù)需要對兩種完全不同特征的材料--各種成分不同的纖維復合材料進(jìn)行切削。新增的堆疊金屬（例如鈦）對材料增加了一種切削特質(zhì)。采用直接壓制燒結技術(shù)的聚晶金剛石（PCD）切削刃或PCD涂層硬質(zhì)合金的孔加工刀具經(jīng)設計后通常能夠提供令人滿(mǎn)意的鉆削質(zhì)量和較高的效率。在航空工業(yè)，有很多工序都需要鉆削大量的孔，可以通過(guò)將各種不同的特殊槽形和材質(zhì)相互組合，以消除分層、纖維碎裂和過(guò)多的毛刺，并為加工的鉆頭提供適當的耐磨性和韌性。采用vein燒結技術(shù)能夠產(chǎn)生鋒利的、更耐沖擊的切削刃，從而在所有的加工應用中實(shí)現加工結果。即使 在手工操作的電動(dòng)鉆機或手進(jìn)給鉆機常因操作者的不同而產(chǎn)生切削力的變化，這種刀具也可以適應，但此時(shí)，使用PCD涂層鉆頭是zui合適的。

在該示例中，航空工業(yè)選擇使用配有電動(dòng)刀具的鉆頭，該刀具專(zhuān)用于堆疊有鈦合金和鋁合金的碳纖維增強塑料（CFRP）。此應用中的要求是保持孔的尺寸和表面質(zhì)量，盡可能減少退出毛刺，同時(shí)實(shí)現很長(cháng)的刀具壽命，以及針對兩種不同的堆疊材料運用zui大的切削參數?？椎闹睆椒秶鸀?6-10 mm。

在這種情況下，解決方案是采用具有特別設計的槽形的直接壓制燒結PCD鉆頭，該槽形的設計是在切削刃上有兩個(gè)刃帶，從而提高使用手持刀具（需要超高強度）進(jìn)行鉆削時(shí)孔的圓度，鉆尖設計可以為手持應用提供額外的強度，并且允許鉆頭立刻進(jìn)行自對中，同時(shí)操作員只需要使用小的進(jìn)給力。當使用導向套時(shí)，該非標鉆頭將在堆疊材料之間生成尺寸差異小的孔。

當加工復合材料時(shí)使用非標鉆頭進(jìn)行優(yōu)化之后，刀具的使用壽命將從15孔增加至100孔，同時(shí)，將需要的鉆頭數量從79減至25個(gè)。除此之外，它還縮短了預設置、裝載和換刀所需要的時(shí)間。加工結果令人滿(mǎn)意，操作過(guò)程安全可靠！