突破极限--肯纳金属公司刀具可加工各种复合材料

刀具制造商在对碳纤维增强复合材料（CFRP）及其它复合材料进行经济型加工方法中所起 的作用是什么？有无新的刀具概念？前景如何？肯纳金属公司的专家在这一领域拥有多年经验，并积累了丰富的专业知识。

制造材料轻质化发展的步伐已越来越快， 早已突破了航空航天领域的限制。就轻质结构而言，除了钛、铝和镁外，纤维增强塑料及其复合材料将在未来主宰该领域。正如Thilo Müller所见，技术推动力目前仍聚集在飞机制造业：“在这里，我们可以明显地看到越来越多的客户在垂询有关加工CFRP材料及其它复合材料的特定刀具。”

然而，位于德国菲尔特的肯纳金属公司硬质合金铣削设备高级经理也看到了人们对CFRP等
材料的极大兴趣，以及其在下个季度的发展：“主要汽车制造商的内部技术部门也表现出对
该材料的浓厚兴趣。”因此，他确信“汽车行业将成为纤维增强塑料下一个技术推动力。”

他的推断被证明是正确的。据罗兰贝格管理咨询公司对电动交通的调查，到2025年，大约有40％新注册的机动车将采用混合动力或全电动驱动系统。从经济学角度来看，这是唯一合乎逻辑的若实施新的轻质结构概念。对刀具制造商而言或许祸福并存：一方面，发动机/电机和驱动器领域的工作将减少，而另一方面，新型轻质制造材料将成为市场新势力。

金属切削加工水平会否下降？
肯纳金属公司欧洲航空市场经理Werner Penkert预计未来十年的发展趋势将发生逆转：“从
铝和钢到复合材料的转变势必会在某种程度上导致金属切削加工水平下降。尽管如此，仍存
在一定数量的CFRP材料机械加工，如表面连接和接合。”

汽车行业加速发展
目前，刀具制造商正在无意识的受益于CFRP材料会降低刀具寿命的特性。
虽然航空航天业在某种程度上已对此达成协议，但出于安全考虑，新的发展仍需较长的试用
期及交货期，所以汽车行业将采取迥然不同的方式。如果开始批量生产含优质水平的CFRP
部件的车辆，那么可预见其高度发展和转型阶段即将到来。“如果可以批量生产这类车”，
Thilo Müller说，“那么接下来的步骤将与飞机制造业迥然不同。制造商及其供应商紧接着会
采取大量行动。“

肯纳金属公司对此早有准备。他们在航空航天领域积累的多年加工经验使其慎重看待复合材料加工的主题。同时，他们已从大量项目中积累了许多技术，并寻求解决方案。

除了常见的分层（纤维基质被撕裂或破坏）和使用寿命较短等臆测外，肯纳金属公司的专家
还密切关注其它更基本的主题。其中非常重要的是CFRP材料的分类。“这就是它为何如此
重要“，Thilo Müller补充到，“顺着与客户讨论的一致的路线思考，至少开始这样思考。”到目前为止确实如此，CFRP材料在材料清单中列为“C”栏中的“CFRP”（碳纤维增强塑料）；
但所有CFRP材料都与纯碳纤维基质紧密结合，还与大量难以处理的铝、碳纤维和钛的复合
材料有关。

由于在与用户进行针对性技术讨论时该命名并无太大用处，所以肯纳金属公司的员工创建了
5个分类，它具有更清晰的材料描述，并为讨论提供了一致的基础。以下分类为：
- C1：纯碳纤维复合材料（CFRP）
- C2 ：CFRP与有色金属结合
- C3 ：CFRP与高温耐热钢结合
- C4 ：CFRP与不锈钢结合
- C5 ：CFRP与有色金属和高温耐热钢结合。

 图解：肯纳金属新款Beyond KCN05立铣刀系列专为铣削CFRP材料开发，由于结合了特殊
的基板及坚固的金刚石层，所以使用寿命长、表面质量高。

Thilo Müller深知该系统并未涵盖该主题的所有范围。他认为着手解决这一问题至关重要：
“我们是首批尝试以结构化方式处理这一高度复杂的主题的公司之一，我们还向用户展示每
种材料都有其自身非常具体的要求，并提出我们所能提供的解决方案。“

从刀具的角度来看，近年来所要求的型材几乎没有变化。主题仍然是分层和使用寿命，这些问题已经在今年来被多次讨论。

最大的挑战是钻孔
钻孔加工是导致分层的主要领域，这使得肯纳金属公司开发了一系列效果极佳的刀具。肯纳
金属公司钻孔及表面精饰经理Thilo Müller通过两大刀具解决了这一问题：金刚石涂层硬质
合金刀具用于加工CFRP材料，而PKD刀具则用于加工复合金属和CFRP等材料。

Thilo Müller说，“应选用我们的SPF金刚石钻头来加工纯CFRP材料，它在寿命及最佳分
层效果方面物超所值。“ 钻孔可连续达到数百次。

PKD刀具可延长寿命30％至50％，但用户还需接受刀具直径和尺寸所带来的一定限制。此
处，固体PKD刀具还可提供解决方案。

对于这些刀具，金刚石晶体直接在硬质合金支撑轴上增长。其优势是可通过含正前斜角的黄
铜PKD刀刃提供不同的磨削面。还可以提供相吻合的切削刃。Werner Penkert说，“总之，
我们可以制造和硬质合金核心相类似的结构。“

还有一个相对较新的领域——螺旋钻孔。它以类似的方式进行圆形铣削，并利用铣刀钻孔。
刀具沿Z轴略微倾斜易于切削。目前肯纳金属公司正与瑞典机床制造商Novator密切合作开
发此工作。

与飞机制造业中司空见惯的手动钻孔进给单元相反，Novator机床采用CNC数控加工单元。
Werner Penkert认为这种替代非常有趣：“通过改变圆形运动的测量制程来弥补刀具磨损。”

除了钻孔系统外，肯纳金属公司的工作人员也正在研究加工CFRP等材料的铣削系统。

总之，Thilo Müller称，可旋转至尖端右侧及轴左侧的V形压缩式立铣刀可为切割槽和修整
工作提供最佳设置：“V形倒螺旋可将基质层压到一起，便于我们进行非常精细的表面加工。”

广阔的领域：毛刺式立铣刀
肯纳金属公司可提供用于加工纯CFRP材料的最通用型毛刺式立铣刀。通过进一步开发，它
不断被优化，现可在框架工作中进行长达25米的加工。

下压式立铣刀专为凹槽铣削及表面加工而设计。左螺旋铣刀的主要优势在于它可以达到更高
的切割速度。该刀具的开发者采用钴含量较低的基板来增强金刚石层的附着力，从而创建一
个切削非常简便的刀具。

开发工作的回报不仅仅是客户对产品的接受；事实上，还可以避免使用水射流切割等竞争技
术。Werner Penkert在任何情况下都坚信这一点：“使用我们的立铣刀可以提供极具吸引力的加工时间和使用寿命。水不再是唯一的投资方案，因为现在可以使用这些立铣刀。”

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