На сьогоднішній день головний напрямок розвиток композитів - це конструкційні матеріали для аерокосмічної промисловості, автоспорту і вітроенергетики. Для корпусів літальних апаратів створюють композити, що дозволяють підвищити жорсткість, міцність і ресурс конструкції. Композити мають чудову питомою міцністю, і їм можна надавати складну форму. У порівнянні з алюмінієм, пластик, армований вуглецевим волокном (вуглепластик), має в 14 разів більше межа міцності на розрив, в 19 разів менше теплове розширення, в 5 разів більше жорсткість і при цьому важить вдвічі менше. Але, в той же час, обробка вуглепластика і його численних похідних викликає набагато більше складнощів і змінюється в залежності від властивостей компонентів.
Ще більш складні проблеми виникають при визначенні режимів, інструментів і верстатів при обробці композиційних матеріалів на основі алюмінію, кремнію, кераміки з зміцнюючих волокнами з вуглецю, бору, кераміки та ін.
У найзагальнішому вигляді задача зводиться до розробки нових інструментів і методів обробки для економікою, що швидко області композиційних матеріалів.
Механічна обробка значно відрізняється від обробки металів. Крім того, композиційні матеріали також різняться між собою за своїми властивостями і повинні оброблятися з урахуванням індивідуальних особливостей. Відмінності властивостей, що впливають на оброблюваність, всередині групи композитів набагато більш значні, ніж, наприклад, між металами. Це, в свою чергу, створює певні труднощі як перед виробниками, які тільки починають працювати з композиційними матеріалами, так і перед тими, хто має досвід їх обробки. Найчастіше початок виготовлення виробів з цих матеріалів вимагає повного переосмислення методів обробки. переліку використовуваного інструменту, способу закріплення заготовки, а, в деяких випадках, навіть застосування спеціалізованого обладнання і оснастки.
Процес різання композиційних матеріалів також істотно відрізняється від різання металів. Під час механічної обробки різанням композиційних матеріалів на основі епоксидних смол ріжучакромка викликає відшаровування волокон.
Неодмінною умовою при різанні композитів є гострота ріжучої кромки інструменту, покликана запобігти будь-якому тертя між інструментом і заготівлею. Імовірність зносу інструменту також повинна бути зведена до мінімуму, оскільки будь-які зміни геометричної форми ріжучої кромки приведуть до миттєвого зростання температур в зоні різання і критичного зносу кромки.
Геометрію інструментів слід підбирати таким чином, щоб забезпечити легке ненавантажений різання з мінімальними силами різання.
Тільки індивідуальний підхід до кожної окремої операції при обробці композиційних матеріалів зможе забезпечити в результаті продуктивний і надійний процес виробництва виробів з цього непростого матеріалу. Порівняння і оцінка будь-якого із запропонованих методів повинна супроводжуватися економічними розрахунками. Однак слід пам'ятати, що по відношенню до цього матеріалу головним показником доцільності застосування того чи іншого способу обробки не завжди служить швидкість знімання матеріалу.
Наприклад, досягнення необхідної якості на окремій операції свердління і одночасно прийнятною собівартості її виконання може значно вплинути на продуктивність. Забезпечення необхідної якості на першій операції виключає необхідність в здійсненні доводочних маніпуляцій, що призведе до скорочення часу обробки.
Найбільшу трудність при виготовленні деталей з КМ складають операції свердління отворів, торцеве фрезерування, обробка площині і кромок. Нижче, на конкретних прикладах наведені ці операції із зазначенням конструкції інструменту і режимів різання.
Фрезерування похилим шпинделем: профільна обробка вуглецевого волокна Опис умов обробки і вимог: - Кут нахилу інструменту 2-10 градусів - Висока швидкість обертання шпинделя і подачі - Первинна структура - вуглецеве волокно - Ручне або пневматичне обладнання - 2D і 3D поверхні деталі - Хороша якість обробленої поверхні, висока точність Рішення - CoroMill 390 - Корпус фрези: R390-032A32-11H - Пластини PCD CD10 (радіус при вершині 3мм) Режими різання - Vf: 1800 мм / хв - глибина різання 2мм - кут нахилу інструменту 5 градусів - fz: 0.2мм / зуб · * Метод обробки, який можна застосовувати для деталей з невеликою кривизною поверхні, тобто для крил і більшості елементів фюзеляжу літака.
Мал. 4.75. Пояснення в тексті
Фрезерування площин на деталі з вуглецевого волокна Опис умов обробки і вимог: - Первинна структура - вуглецеве волокно - Мінімальна кількість відколів і відшаровування матеріалу - Хороша якість обробленої поверхні, висока точність Рішення - CoroMill Century з пластинами PCD - Корпус фрези: R590-04C3-11M - Пластини: R590-1105H-PS2-NL CD10 Режими різання - Швидкість різання: 300м / хв - Fz: Чорнова обробка: 0.16 / Чистова: 0.1 мм / зуб
Фрезерування кромки деталей з вуглецевого волокна Опис умов обробки і вимог: - Зовнішній шар з вуглецевого волокна - Зниження ймовірності сколювання оброблюваного матеріалу - Хороша якість обробленої поверхні: Ra 1.25 мкм Рішення - CoroMill Plura спеціалізованої кострукції - 1: Твердосплавна фреза з алмазним покриттям - 2: Фреза зі вставками PCD - Фреза діаметром 10 мм з двома зубцями Режими різання - Швидкість: 10.000 об / хв, подача столу: 3200 мм / хв - Fz: Чорнова обробка: 0.03 - 0.08 мм / зуб - Fz: Чистова: 0.02 - 0.04 мм / зуб
Мал. 4.76. Пояснення в тексті