PCD切削工具高度な切削工具であるPCDは、超硬質材料である多結晶ダイヤモンド（PCD）を切削工具マトリックスと緊密に組み合わせ、精巧な職人技で作られています。PCD材料は比類のない硬度と耐摩耗性で知られており、さまざまな材料の加工に最適です。従来の切削工具と比較して、PCD切削工具は、切削速度の向上、切削抵抗の低減、表面品質の向上、工具寿命の延長など、切削プロセス中に優れた性能を発揮します。
PCD切削工具の特徴
超高硬度と耐摩耗性は、PCD 切削工具の代表的な特徴です。PCD 材料の硬度は天然ダイヤモンドに次ぐもので、他の従来の工具材料よりもはるかに高くなっています。この超高硬度により、PCD 工具は極めて強力な耐摩耗性を備え、硬い材料を加工する際に鋭い刃先を維持し、工具寿命を大幅に延ばすことができます。同時に、PCD 切削工具は高温高圧の過酷な作業条件下でも安定しており、工具の摩耗を効果的に低減します。
優れた圧縮強度により、PCD 切削工具は高負荷条件下でも安定した状態を維持できます。切削プロセス中、工具には大きな切削力がかかり、特に硬い材料を加工する場合は、工具はより大きな圧力に耐えます。
優れた熱伝導性は、高速切削における PCD 工具の大きな利点です。PCD 材料は優れた熱伝導性を備えており、熱を素早く放散して工具の温度を下げるのに役立ちます。これにより、熱変形が減少し、加工精度が向上します。
PCDツールの主な指標
- PCD の硬度は 8000HV に達し、これは超硬合金の 8 ～ 12 倍に相当します。
- PCD の熱伝導率は 700W/mK で、超硬合金の 1.5 ～ 9 倍、PCBN や銅よりも高いため、PCD ツールは熱を素早く伝達します。
- PCD の摩擦係数は一般に 0.1 ～ 0.3 に過ぎません (超硬合金の摩擦係数は 0.4 ～ 1)。そのため、PCD 工具は切削力を大幅に低減できます。
- PCDの熱膨張係数は0.9×10^-6～1.18×10^-6と超硬合金の1/5程度と小さいため、PCD工具は熱変形が少なく、加工精度に優れています。
- PCD 切削工具と非鉄金属および非金属材料との親和性は非常に小さく、加工プロセス中に切りくずが工具の先端に付着して構成刃先を形成しにくいです。
PCD工具製造技術
ま製造業 ポプロセス
- PCD複合インサートの製造：PCD複合インサートは、天然または合成ダイヤモンド粉末とバインダー（コバルト、ニッケル、その他の金属を含む）を一定の割合で高温（1000〜2000℃）および高圧（50,000〜100,000気圧）で製造され、 焼結プロセス中に、結合剤の添加により、ダイヤモンド結晶間にTiC、SiC、Fe、Co、Niなどを主成分とする結合ブリッジが形成されます。ダイヤモンド結晶は、共有結合の形で結合ブリッジの骨格に埋め込まれます。複合シートは通常、一定の直径と厚さのディスクに作られ、焼結された複合シートは、研削、研磨、およびその他の対応する物理的および化学的処理にかける必要があります。
- PCD インサートの加工: PCD インサートの加工には、主に複合シートの切断、ブレードの溶接、ブレードの研磨などのステップが含まれます。
切断 ポプロセス
PCD切削工具は硬度と耐摩耗性が高いため、特殊な加工技術を使用する必要があります。現在、PCD複合インサートの加工には、ワイヤー放電加工、レーザー加工、超音波加工、高圧ウォータージェットなどのいくつかの加工方法が主に使用されています。
- ワイヤ放電加工は、電気エネルギーを使用して小さな隙間に放電し、材料を層ごとに除去するため、精密加工に適しています。
- レーザー加工は高エネルギーのレーザー光線を使用して材料を精密に切断・彫刻するもので、高効率・高精度が特徴です。
- 超音波加工は超音波振動と研磨剤を組み合わせて材料の微細切削を行うもので、複雑な形状の加工に適しています。
- 高圧水ジェットは、高圧水流に研磨剤を添加して材料を切断するもので、材料への熱影響を避ける冷間加工に適しています。
上記の加工方法の中で、EDMが最も効果的です。PCDに結合ブリッジが存在するため、EDMで複合シートを加工することができます。作動流体が存在する場合、パルス電圧を使用して、電極金属に近い作動流体に放電チャネルを形成し、局所的に放電火花を発生させます。瞬間的な高温により、多結晶ダイヤモンドが溶けて脱落し、必要な三角形、長方形、または正方形のカッターヘッドブランクが形成されます。 EDM PCD複合インサートの効率と表面品質は、切削速度、PCD粒子サイズ、層の厚さ、電極の品質などの要因によって影響を受けます。切削速度の適切な選択は非常に重要です。実験によると、切削速度を上げると加工表面の品質が低下します。切削速度が低すぎると、「オーバーシュート」現象が発生し、切削効率が低下します。PCDインサートの厚さを増やすと、切削速度も低下します。
溶接 ポプロセス
機械的なクランプと接着方法に加えて、PCD複合インサートは、ろう付けによって超硬合金基板に押し付けられることが多いです。溶接方法には、主にレーザー溶接、真空拡散溶接、真空ろう付け、高周波誘導ろう付けなどがあります。現在、PCDインサート溶接では、投資額とコストが低い高周波誘導加熱ろう付けが広く使用されています。ブレード溶接プロセスでは、溶接温度、フラックス、溶接合金の選択が、溶接後のツールの性能に直接影響します。溶接プロセス中、溶接温度の制御は非常に重要です。
溶接温度が低すぎると、溶接強度が不十分になります。溶接温度が高すぎると、PCDは黒鉛化しやすく、「過燃焼」につながり、PCD複合インサートと超硬合金マトリックスの組み合わせに影響を与えます。実際の処理プロセスでは、保持時間とPCDの赤化の程度に応じて溶接温度を制御できます（一般に700°C未満である必要があります）。海外の高周波溶接では、主に自動溶接技術が使用されており、溶接効率が高く、品質が良く、連続生産を実現できます。国内では、主に手動溶接が使用されていますが、生産効率が低く、品質が不十分です。
シャープニング ポプロセス
PCD は硬度が高いため、材料除去率が非常に低くなります (超硬合金の除去率の 1 万分の 1 に過ぎません)。現在、PCD 工具の研磨プロセスでは、主にセラミック結合ダイヤモンド砥石を使用して研削しています。砥石と PCD の間の研削は、硬度が似ている 2 つの材料間の相互作用であるため、研削法則は比較的複雑です。高粒度の低速砥石の場合、水溶性クーラントを使用すると、PCD の研削効率と研削精度が向上します。
研削ホイールのボンドの選択は、研削盤の種類と加工条件によって異なります。放電研削（EDG）技術は、研削するワークピースの硬度にほとんど影響されないため、EDG技術を使用してPCDを研削すると大きな利点があります。特定の複雑な形状のPCDツール（木工ツールなど）の研削にも、この柔軟な研削プロセスに対する大きな需要があります。放電研削技術の継続的な発展により、EDG技術はPCD研削の主な開発方向になります。
PCD工具の分類
金属切削用PCD工具
金属切削用のPCD工具は、主に溶接PCD工具とインデックス可能なPCDインサートに分けられます。近年、溶接シャンクPCD工具は自動車および部品業界で急速に発展しています。主にPCDフライスカッター、PCDボーリングカッター、PCDリーマ、または上記のツールの2つまたは3つ以上の組み合わせがあります。PCD工具は主に円筒シャンク、BTシャンク（BT40およびBT50）、SKシャンク（SK40およびSKS0）、HSKハンドル（HSK63およびHSK100）などの形をしています。
PCD Ｃウッティング Tオルズ わ良い ポ処理
PCD 切削工具は木材加工業界でも広く使用されています。PCD 木工工具は主に、PCD 鋸刃と PCD 成形木工フライスカッターの 2 つのカテゴリに分けられます。
PCD ツール設計の原則
PCD ポ記事 スize
PCD 粒子サイズの選択は、工具の加工条件に関係します。たとえば、仕上げまたは超仕上げ用の工具を設計する場合は、強度が高く、靭性、耐衝撃性に優れ、粒子が細かい PCD を選択する必要があります。粗粒 PCD 工具は、一般的な荒加工に使用できます。PCD 材料の粒子サイズは、工具の摩耗および破損特性に大きな影響を与えます。研究によると、PCD 粒子サイズの数値が大きいほど、工具の耐摩耗性が強くなります。
私挿入 T田舎者
通常、PCD複合インサートの層厚は約0.3〜1.0mmで、超硬合金層を追加した後の合計厚さは約2〜8mmです。 PCD層厚が薄いほど、インサートの放電加工に有利です。 PCD複合インサートをカッター本体の材料に溶接する場合、2つの材料の接合面の応力差による剥離を避けるために、超硬合金層の厚さは小さすぎることはできません。
ス構造的な だ電子設計
PCD工具の幾何学的パラメータは、ワークピースの状態、工具の材質、構造などの特定の加工条件によって異なります。PCD工具はワークピースの仕上げ加工によく使用されるため、切削厚さは小さく（工具の刃先半径に等しい場合もあります）、マイクロ切削となります。そのため、逃げ角とフランク面は加工品質に大きな影響を与えます。逃げ角が小さく、フランク面の品質が高いことは、PCD工具の加工品質の向上に重要な役割を果たします。
- PCD 複合インサートをツールホルダーに接続するには、機械クランプ、一体型溶接、機械クランプ溶接、インデックス機能など、さまざまな方法があります。
- メカニカルクランプは、PCD複合インサートをクランプを介してツールホルダーに固定する方法であり、迅速な交換と調整を容易にします。
- 一体溶接とは、PCD 複合インサートおよびツール ホルダーを直接溶接して全体構造を形成し、接続の安定性と剛性を確保することです。
- 機械クランプ溶接は、機械的なクランプと溶接の利点を組み合わせ、強力な固定力とある程度の柔軟性を提供できます。
- インデックス方式により、刃先が摩耗した後もインサートを回転させたり交換したりすることで継続使用が可能となり、工具の耐用年数が延びます。
PCD工具切削パラメータ
PCDツールCウッティング スおしっこをした
PCD工具は極めて高いスピンドル速度で切削加工を行うことができますが、切削速度の変化が加工品質に与える影響は無視できません。高速切削は加工効率を向上させることができますが、高速切削条件下では、切削温度と切削力の増加により工具先端が損傷し、工作機械が振動する可能性があります。異なるワークピース材料を加工する場合、PCD工具の適正切削速度も異なります。たとえば、Al2O3ラミネートフローリングのフライス加工の適正切削速度は110〜120m / minです。SiC粒子強化アルミニウムベース複合材料と酸化ケイ素ベースのエンジニアリングセラミックスの旋削の適正切削速度は30〜40m / minです。
PCD Tウール Ｃウッティング ふイード
PCD工具の送り量が大きすぎると、ワークピース上の残留幾何学的面積が増加し、表面粗さが増加します。また、送り量が小さすぎると、切削温度が上昇し、切削寿命が短くなります。
PCD Tウール Ｃウッティング だの Ｃut
PCD工具の切込み深さを深くすると、切削力と切削熱が増加し、工具の摩耗が悪化し、工具寿命に影響します。また、切込み深さが深くなると、PCD工具の刃先欠けが発生しやすくなります。
異なる粒子サイズの PCD 工具は、異なる加工条件で異なるワークピース材料を加工する場合、異なる切削性能を発揮します。したがって、PCD 工具の実際の切削パラメータは、特定の加工条件に応じて決定する必要があります。
