Ferramentas de corte PCD, como uma ferramenta de corte avançada, são feitas combinando firmemente o material superduro diamante policristalino (PCD) com a matriz da ferramenta de corte e usando um artesanato requintado. O material PCD é conhecido por sua dureza e resistência ao desgaste incomparáveis, tornando-o ideal para processar uma variedade de materiais. Comparadas com ferramentas de corte tradicionais, as ferramentas de corte PCD mostram excelente desempenho durante o processo de corte, incluindo maior velocidade de corte, menor força de corte, melhor qualidade de superfície e maior vida útil da ferramenta.
Características das ferramentas de corte PCD
Dureza ultra-alta e resistência ao desgaste são as características marcantes das ferramentas de corte PCD. A dureza do material PCD só perde para o diamante natural e é muito maior do que outros materiais de ferramentas tradicionais. Essa dureza ultra-alta dá às ferramentas PCD uma resistência ao desgaste extremamente forte, permitindo que elas mantenham uma borda afiada ao processar materiais duros e estendam significativamente a vida útil da ferramenta. Ao mesmo tempo, as ferramentas de corte PCD permanecem estáveis sob condições de trabalho severas de alta temperatura e alta pressão, reduzindo efetivamente o desgaste da ferramenta.
A excelente resistência à compressão permite que as ferramentas de corte PCD permaneçam estáveis sob condições de alta carga. Durante o processo de corte, a ferramenta será submetida a enormes forças de corte, especialmente ao processar materiais duros, a ferramenta suportará maior pressão.
Excelente condutividade térmica é uma grande vantagem das ferramentas PCD em cortes de alta velocidade. O material PCD tem boa condutividade térmica, o que ajuda a dissipar o calor rapidamente e reduzir a temperatura da ferramenta, reduzindo assim a deformação térmica e melhorando a precisão da usinagem.
Principais indicadores das ferramentas PCD
- A dureza do PCD pode chegar a 8000HV, o que é de 8 a 12 vezes maior que a do carboneto cimentado.
- A condutividade térmica do PCD é de 700 W/mK, o que é de 1,5 a 9 vezes maior que a do carboneto cimentado e até maior que a do PCBN e do cobre, de modo que as ferramentas de PCD transferem calor rapidamente.
- O coeficiente de atrito do PCD é geralmente de apenas 0,1 a 0,3 (o coeficiente de atrito do carboneto cimentado é de 0,4 a 1), portanto, as ferramentas de PCD podem reduzir significativamente as forças de corte.
- O coeficiente de expansão térmica do PCD é de apenas 0,9×10^-6~1,18×10^-6, o que é equivalente a apenas 1/5 do carboneto cimentado. Portanto, as ferramentas de PCD têm pequena deformação térmica e alta precisão de processamento.
- A afinidade entre ferramentas de corte PCD e metais não ferrosos e materiais não metálicos é muito pequena. Durante o processo de usinagem, os cavacos não são facilmente ligados à ponta da ferramenta para formar aresta postiça.
Tecnologia de fabricação de ferramentas PCD
Mfabricação Pprocesso
- Fabricação de insertos compostos de PCD: Os insertos compostos de PCD são feitos de pó de diamante natural ou sintético e ligantes (contendo cobalto, níquel e outros metais) em uma certa proporção em altas temperaturas (1000 a 2000 °C) e altas pressões (50.000 a 100.000 atmosferas). ) e sinterizados sob Durante o processo de sinterização, devido à adição de agentes de ligação, pontes de ligação com TiC, SiC, Fe, Co, Ni, etc. como os principais componentes são formadas entre os cristais de diamante. Os cristais de diamante são incorporados no esqueleto da ponte de ligação na forma de ligações covalentes. A folha composta é geralmente feita em um disco com diâmetro e espessura fixos, e a folha composta sinterizada precisa ser retificada, polida e submetida a outros tratamentos físicos e químicos correspondentes.
- Processamento de inserto de PCD: O processamento de inserto de PCD inclui principalmente etapas como corte de chapas compostas, soldagem de lâminas e afiação de lâminas.
Corte Pprocesso
Como as ferramentas de corte PCD têm alta dureza e resistência ao desgaste, técnicas especiais de processamento devem ser usadas. Atualmente, vários métodos de processo, como EDM de fio, processamento a laser, processamento ultrassônico e jato de água de alta pressão são usados principalmente para processar insertos compostos de PCD.
- A eletroerosão a fio usa energia elétrica para descarregar em pequenas aberturas para remover material camada por camada, sendo adequada para usinagem de precisão.
- O processamento a laser usa feixes de laser de alta energia para cortar e gravar materiais com precisão, sendo caracterizado por alta eficiência e alta precisão.
- A usinagem ultrassônica usa vibração ultrassônica combinada com abrasivos para realizar microcortes de materiais e é adequada para processar formas complexas.
- O jato de água de alta pressão usa abrasivos adicionados ao fluxo de água de alta pressão para cortar materiais e é adequado para processamento a frio para evitar o impacto térmico do material.
Entre os métodos de processamento acima, o EDM tem o melhor efeito. A presença de pontes de ligação no PCD torna possível usinar chapas compostas por EDM. Na presença de fluido de trabalho, a tensão de pulso é usada para formar um canal de descarga no fluido de trabalho próximo ao metal do eletrodo e gerar faíscas de descarga localmente. A alta temperatura instantânea pode fazer com que o diamante policristalino derreta e caia, formando assim o triângulo, retângulo ou cabeça de corte quadrada necessária. A eficiência e a qualidade da superfície do inserto composto EDM PCD são afetadas por fatores como velocidade de corte, tamanho de partícula PCD, espessura da camada e qualidade do eletrodo. A seleção razoável da velocidade de corte é muito crítica. Experimentos mostram que aumentar a velocidade de corte reduzirá a qualidade da superfície processada. Se a velocidade de corte for muito baixa, o fenômeno de "overshooting" ocorrerá e a eficiência de corte será reduzida. Aumentar a espessura do inserto PCD também reduzirá a velocidade de corte.
Soldagem Pprocesso
Além dos métodos de fixação e colagem mecânica, o inserto composto de PCD é principalmente pressionado no substrato de carboneto cimentado por meio de brasagem. Os métodos de soldagem incluem principalmente soldagem a laser, soldagem por difusão a vácuo, brasagem a vácuo, brasagem por indução de alta frequência, etc. Atualmente, a brasagem por aquecimento por indução de alta frequência com baixo investimento e baixo custo é amplamente usada na soldagem de insertos de PCD. Durante o processo de soldagem da lâmina, a seleção da temperatura de soldagem, fluxo e liga de soldagem afetará diretamente o desempenho da ferramenta após a soldagem. Durante o processo de soldagem, o controle da temperatura de soldagem é muito importante.
Se a temperatura de soldagem for muito baixa, a resistência da soldagem será insuficiente; se a temperatura de soldagem for muito alta, o PCD grafitizará facilmente e poderá levar à "queima excessiva", afetando o inserto composto de PCD e o carboneto cimentado. A combinação da matriz. No processo de processamento real, a temperatura de soldagem pode ser controlada de acordo com o tempo de espera e o grau de vermelhidão do PCD (geralmente deve ser inferior a 700 °C). A soldagem de alta frequência no exterior usa principalmente a tecnologia de soldagem automática, que tem alta eficiência de soldagem, boa qualidade e pode atingir produção contínua; domesticamente, a soldagem manual é mais usada, com baixa eficiência de produção e qualidade insatisfatória.
Afiação Pprocesso
A alta dureza do PCD torna sua taxa de remoção de material extremamente baixa (mesmo apenas um décimo de milésimo da taxa de remoção do carboneto cimentado). Atualmente, o processo de afiação de ferramentas de PCD usa principalmente rodas de retificação de diamante de liga cerâmica para retificação. Como a retificação entre o abrasivo da roda de retificação e o PCD é a interação entre dois materiais com dureza semelhante, a lei de retificação é relativamente complexa. Para rodas de retificação de alta granulação e baixa velocidade, o uso de refrigerante solúvel em água pode melhorar a eficiência de retificação e a precisão de retificação do PCD.
A escolha da ligação do rebolo deve depender do tipo de retificadora e das condições de processamento. Como a tecnologia de retificação por descarga elétrica (EDG) quase não é afetada pela dureza da peça a ser retificada, usar a tecnologia EDG para retificar PCD tem grandes vantagens. A retificação de certas ferramentas de PCD de formato complexo (como ferramentas para trabalhar madeira) também tem uma enorme demanda por esse processo de retificação flexível. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de retificação por descarga elétrica, a tecnologia EDG se tornará uma direção de desenvolvimento principal da retificação de PCD.
Classificação de ferramentas PCD
Ferramentas PCD para corte de metal
As ferramentas PCD para corte de metal são divididas principalmente em ferramentas PCD soldadas e insertos PCD indexáveis. Nos últimos anos, as ferramentas PCD de haste soldada se desenvolveram rapidamente na indústria automobilística e de peças. Existem principalmente fresas PCD, fresas de perfuração PCD, alargadores PCD ou uma combinação de duas ou até mais de três das ferramentas acima. As ferramentas PCD são principalmente na forma de haste cilíndrica, haste BT (BT40 e BT50), haste SK (SK40 e SKS0). , cabo HSK (HSK63 e HSK100), etc.
PCD Crevelando Tferramentas para Cbom Pprocessamento
Ferramentas de corte PCD também são amplamente utilizadas na indústria de processamento de madeira. Ferramentas de marcenaria PCD podem ser divididas principalmente em duas categorias: lâminas de serra PCD e fresas de marcenaria formadas por PCD.
Princípios de projeto de ferramentas PCD
PCD Partigo Size
A escolha do tamanho de partícula de PCD está relacionada às condições de processamento da ferramenta. Por exemplo, ao projetar ferramentas para acabamento ou superacabamento, PCD com alta resistência, boa tenacidade, boa resistência ao impacto e grão fino deve ser selecionado. Ferramentas de PCD de grão grosso podem ser usadas para desbaste geral. O tamanho de partícula do material de PCD tem um impacto significativo nas propriedades de desgaste e quebra das ferramentas. Pesquisas mostram que quanto maior o número do tamanho de partícula de PCD, mais forte é a resistência ao desgaste da ferramenta.
EUnserir Tcaipira
Normalmente, a espessura da camada do inserto composto de PCD é de cerca de 0,3 a 1,0 mm, e a espessura total após a adição da camada de carboneto cimentado é de cerca de 2 a 8 mm. A espessura mais fina da camada de PCD é benéfica para a usinagem por descarga elétrica do inserto. Quando o inserto composto de PCD é soldado ao material do corpo do cortador, a espessura da camada de carboneto cimentado não pode ser muito pequena para evitar a delaminação causada pela diferença de tensão entre as superfícies de ligação dos dois materiais.
Sestrutural Ddesign eletrônico
Os parâmetros geométricos das ferramentas PCD dependem de condições específicas de processamento, como condições da peça de trabalho, materiais e estruturas da ferramenta. Como as ferramentas PCD são frequentemente usadas para usinagem de acabamento de peças de trabalho, a espessura de corte é pequena (às vezes até igual ao raio da aresta de corte da ferramenta), o que é um microcorte. Portanto, seu ângulo de alívio e superfície de flanco têm um impacto significativo na qualidade do processamento. Ângulo de alívio pequeno, qualidade de superfície de flanco superior pode desempenhar um papel importante na melhoria da qualidade de processamento das ferramentas PCD.
- Existem várias maneiras de conectar o inserto composto de PCD ao porta-ferramenta, incluindo fixação mecânica, soldagem integral, soldagem por fixação mecânica e indexabilidade.
- A fixação mecânica é um método de fixação do inserto composto de PCD no porta-ferramenta por meio de uma braçadeira, o que facilita a substituição e o ajuste rápidos.
- A soldagem integral consiste em soldar diretamente o inserto composto de PCD e o porta-ferramenta para formar uma estrutura geral que garanta a estabilidade e a rigidez da conexão.
- A soldagem por grampo mecânico combina as vantagens da fixação mecânica e da soldagem, o que pode fornecer forte força de fixação e um certo grau de flexibilidade.
- O método indexável permite o uso contínuo por meio da rotação ou substituição do inserto após o desgaste da aresta de corte, prolongando a vida útil da ferramenta.
Parâmetros de corte da ferramenta PCD
Ferramenta PCD Crevelando Sfez xixi
As ferramentas PCD podem executar operações de corte em velocidades de fuso extremamente altas, mas o impacto das mudanças na velocidade de corte na qualidade do processamento não pode ser ignorado. Embora o corte em alta velocidade possa melhorar a eficiência do processamento, sob condições de corte em alta velocidade, o aumento na temperatura de corte e na força de corte pode causar danos à ponta da ferramenta e causar vibração na máquina-ferramenta. Ao processar diferentes materiais de peça de trabalho, a velocidade de corte razoável das ferramentas PCD também é diferente. Por exemplo, a velocidade de corte razoável para fresar piso laminado Al2O3 é de 110~120m/min; a velocidade de corte razoável para tornear materiais compostos à base de alumínio reforçados com partículas de SiC e cerâmicas de engenharia à base de óxido de silício é de 30~40m/min.
PCD Tolá Crevelando Feed
Se a quantidade de avanço da ferramenta PCD for muito grande, a área geométrica residual na peça de trabalho aumentará, resultando em um aumento na rugosidade da superfície; se a quantidade de avanço for muito pequena, a temperatura de corte aumentará e a vida útil do corte será reduzida.
PCD Tolá Crevelando Dprofundidade de Cfora
Aumentar a profundidade de corte das ferramentas PCD aumentará a força de corte e o calor de corte, agravando assim o desgaste da ferramenta e afetando sua vida útil. Além disso, o aumento da profundidade de corte pode facilmente causar lascamento da aresta da ferramenta PCD.
Ferramentas PCD com diferentes níveis de tamanho de partícula exibem diferentes desempenhos de corte ao processar diferentes materiais de peças de trabalho sob diferentes condições de processamento. Portanto, os parâmetros de corte reais das ferramentas PCD devem ser determinados de acordo com condições de processamento específicas.
