Режущие инструменты из поликристаллического алмаза, как передовой режущий инструмент, изготавливаются путем тесного соединения сверхтвердого материала поликристаллического алмаза (PCD) с матрицей режущего инструмента и с использованием изысканного мастерства. Материал PCD известен своей непревзойденной твердостью и износостойкостью, что делает его идеальным для обработки различных материалов. По сравнению с традиционными режущими инструментами, режущие инструменты PCD показывают превосходную производительность в процессе резки, включая более высокую скорость резки, меньшую силу резания, лучшее качество поверхности и более длительный срок службы инструмента.
Характеристики режущих инструментов из поликристаллического алмаза
Сверхвысокая твердость и износостойкость являются отличительными чертами режущих инструментов из PCD. Твердость материала PCD уступает только твердости натурального алмаза и намного выше, чем у других традиционных инструментальных материалов. Эта сверхвысокая твердость придает инструментам из PCD чрезвычайно высокую износостойкость, позволяя им сохранять остроту кромки при обработке твердых материалов и значительно продлевая срок службы инструмента. В то же время режущие инструменты из PCD остаются стабильными в жестких рабочих условиях высокой температуры и высокого давления, эффективно снижая износ инструмента.
Отличная прочность на сжатие позволяет режущим инструментам PCD оставаться стабильными в условиях высоких нагрузок. В процессе резки инструмент будет подвергаться огромным силам резания, особенно при обработке твердых материалов, инструмент будет выдерживать большее давление.
Превосходная теплопроводность является основным преимуществом инструментов PCD при высокоскоростной резке. Материал PCD обладает хорошей теплопроводностью, что помогает быстро рассеивать тепло и снижать температуру инструмента, тем самым уменьшая термическую деформацию и повышая точность обработки.
Основные показатели инструментов PCD
- Твердость PCD может достигать 8000HV, что в 8–12 раз выше, чем у твердого сплава.
- Теплопроводность PCD составляет 700 Вт/мК, что в 1,5–9 раз больше, чем у цементированного карбида, и даже выше, чем у PCBN и меди, поэтому инструменты из PCD быстро передают тепло.
- Коэффициент трения PCD обычно составляет всего 0,1–0,3 (коэффициент трения твердого сплава составляет 0,4–1), поэтому инструменты из PCD могут значительно снизить усилия резания.
- Коэффициент термического расширения PCD составляет всего 0,9×10^-6~1,18×10^-6, что эквивалентно только 1/5 твердого сплава. Поэтому инструменты PCD имеют небольшую термическую деформацию и высокую точность обработки.
- Сродство между режущими инструментами PCD и цветными металлами и неметаллическими материалами очень мало. В процессе обработки стружка не так легко прилипает к кончику инструмента, образуя нарост на кромке.
Технология производства инструмента из ПКА
Мпроизводство ппроцесс
- Изготовление вставок из композита PCD: Вставки из композита PCD изготавливаются из порошка природного или синтетического алмаза и связующих веществ (содержащих кобальт, никель и другие металлы) в определенной пропорции при высоких температурах (от 1000 до 2000 °C) и высоких давлениях (от 50 000 до 100 000 атмосфер). ) и спекаются при В процессе спекания за счет добавления связующих веществ между кристаллами алмаза образуются связующие мостики с TiC, SiC, Fe, Co, Ni и т. д. в качестве основных компонентов. Кристаллы алмаза внедряются в скелет связующего мостика в виде ковалентных связей. Композитный лист обычно изготавливается в виде диска с фиксированным диаметром и толщиной, а спеченный композитный лист необходимо шлифовать, полировать и подвергать другим соответствующим физическим и химическим обработкам.
- Обработка пластины из ПКА: Обработка пластины из ПКА в основном включает такие этапы, как резка композитных листов, сварка лезвий и заточка лезвий.
Резка ппроцесс
Поскольку режущие инструменты из PCD обладают высокой твердостью и износостойкостью, необходимо использовать специальные методы обработки. В настоящее время для обработки композитных вставок из PCD в основном используются несколько методов обработки, таких как электроэрозионная резка проволокой, лазерная обработка, ультразвуковая обработка и струя воды под высоким давлением.
- Электроэрозионная вырезная резка использует электрическую энергию для разряда в крошечных зазорах, чтобы снимать материал слой за слоем, и подходит для прецизионной обработки.
- Лазерная обработка использует высокоэнергетические лазерные лучи для точной резки и гравировки материалов и характеризуется высокой эффективностью и точностью.
- Ультразвуковая обработка использует ультразвуковую вибрацию в сочетании с абразивами для выполнения микрорезки материалов и подходит для обработки сложных форм.
- Гидроструйная резка высокого давления использует абразивы, добавляемые в поток воды высокого давления для резки материалов, и подходит для холодной обработки, чтобы избежать термического воздействия на материал.
Среди вышеперечисленных методов обработки наилучший эффект дает электроэрозионная обработка. Наличие связующих мостиков в PCD позволяет обрабатывать композитные листы методом электроэрозионной обработки. При наличии рабочей жидкости импульсное напряжение используется для формирования разрядного канала в рабочей жидкости вблизи электродного металла и локальной генерации разрядных искр. Мгновенная высокая температура может привести к расплавлению и падению поликристаллического алмаза, тем самым образуя требуемую треугольную, прямоугольную или квадратную заготовку головки фрезы. Эффективность и качество поверхности композитной вставки PCD EDM зависят от таких факторов, как скорость резания, размер частиц PCD, толщина слоя и качество электрода. Разумный выбор скорости резания очень важен. Эксперименты показывают, что увеличение скорости резания снижает качество обработанной поверхности. Если скорость резания слишком низкая, возникнет явление «перерегулирования» и эффективность резания снизится. Увеличение толщины вставки PCD также снизит скорость резания.
Сварка ппроцесс
В дополнение к методам механического зажима и склеивания, композитная вставка PCD в основном прижимается к твердосплавной подложке посредством пайки. Методы сварки в основном включают лазерную сварку, вакуумную диффузионную сварку, вакуумную пайку, высокочастотную индукционную пайку и т. д. В настоящее время высокочастотная индукционная нагревная пайка с низкими инвестициями и низкой стоимостью широко используется при сварке вставок PCD. Во время процесса сварки лезвия выбор температуры сварки, флюса и сварочного сплава будет напрямую влиять на производительность инструмента после сварки. Во время процесса сварки контроль температуры сварки очень важен.
Если температура сварки слишком низкая, прочность сварки будет недостаточной; если температура сварки слишком высокая, PCD легко графитизируется и может привести к «пережогу», влияя на композитную вставку PCD и цементированный карбид. Сочетание матрицы. В реальном процессе обработки температура сварки может контролироваться в соответствии со временем выдержки и степенью покраснения PCD (обычно должна быть ниже 700 °C). Высокочастотная сварка за рубежом в основном использует технологию автоматической сварки, которая имеет высокую эффективность сварки, хорошее качество и может достигать непрерывного производства; внутри страны в основном используется ручная сварка с низкой эффективностью производства и неудовлетворительным качеством.
Заточка ппроцесс
Высокая твердость PCD делает его скорость съема материала чрезвычайно низкой (даже всего лишь одна десятитысячная скорости съема твердого сплава). В настоящее время процесс заточки инструмента PCD в основном использует для шлифования алмазные шлифовальные круги на керамической связке. Поскольку шлифование между абразивом шлифовального круга и PCD представляет собой взаимодействие двух материалов с одинаковой твердостью, закон шлифования является относительно сложным. Для высокозернистых, низкоскоростных шлифовальных кругов использование водорастворимой охлаждающей жидкости может повысить эффективность шлифования и точность шлифования PCD.
Выбор связки шлифовального круга должен зависеть от типа шлифовальной машины и условий обработки. Поскольку технология электроэрозионного шлифования (ЭЭШ) практически не зависит от твердости шлифуемой заготовки, использование технологии ЭЭШ для шлифования ПКА имеет большие преимущества. Шлифование некоторых инструментов ПКА сложной формы (например, деревообрабатывающих инструментов) также имеет огромный спрос на этот гибкий процесс шлифования. С непрерывным развитием технологии электроэрозионного шлифования технология ЭЭШ станет основным направлением развития шлифования ПКА.
Классификация инструментов PCD
Инструменты PCD для резки металла
Инструменты PCD для резки металла в основном делятся на сварные инструменты PCD и индексируемые вставки PCD. В последние годы инструменты PCD со сварным хвостовиком быстро развивались в автомобильной промышленности и производстве деталей. В основном это фрезы PCD, расточные фрезы PCD, развертки PCD или комбинация двух или даже более трех из вышеперечисленных инструментов. Инструменты PCD в основном имеют форму цилиндрического хвостовика, хвостовика BT (BT40 и BT50), хвостовика SK (SK40 и SKS0). , рукоятки HSK (HSK63 и HSK100) и т. д.
PCD Свысказывание Тинструменты для Втхорошо побработка
Режущие инструменты из PCD также широко используются в деревообрабатывающей промышленности. Инструменты из PCD для деревообработки можно в основном разделить на две категории: пильные диски из PCD и фрезы из PCD для деревообработки.
Принципы проектирования инструмента PCD
PCD пстатья Сизе
Выбор размера частиц PCD связан с условиями обработки инструмента. Например, при проектировании инструментов для чистовой или суперфинишной обработки следует выбирать PCD с высокой прочностью, хорошей вязкостью, хорошей ударопрочностью и мелкозернистостью. Крупнозернистые инструменты PCD можно использовать для общей черновой обработки. Размер частиц материала PCD оказывает значительное влияние на износостойкость и поломку инструментов. Исследования показывают, что чем больше размер частиц PCD, тем выше износостойкость инструмента.
явставить Ттолщина
Обычно толщина слоя композитной вставки PCD составляет около 0,3~1,0 мм, а общая толщина после добавления слоя цементированного карбида составляет около 2~8 мм. Более тонкая толщина слоя PCD выгодна для электроэрозионной обработки вставки. Когда композитная вставка PCD приваривается к материалу корпуса фрезы, толщина слоя цементированного карбида не может быть слишком малой, чтобы избежать расслоения, вызванного разницей напряжений между поверхностями соединения двух материалов.
Сструктурный Ддизайн
Геометрические параметры инструментов PCD зависят от конкретных условий обработки, таких как состояние заготовки, материал инструмента и структура. Поскольку инструменты PCD часто используются для чистовой обработки заготовок, толщина реза мала (иногда даже равна радиусу режущей кромки инструмента), что является микрорезанием. Поэтому его задний угол и боковая поверхность оказывают значительное влияние на качество обработки. Малый задний угол, более высокое качество боковой поверхности может играть важную роль в улучшении качества обработки инструментов PCD.
- Существуют различные способы соединения композитной пластины PCD с держателем инструмента, включая механический зажим, встроенную сварку, сварку с помощью машинного зажима и возможность индексации.
- Механический зажим — это метод фиксации композитной пластины PCD на держателе инструмента с помощью зажима, что обеспечивает быструю замену и регулировку.
- Интегральная сварка заключается в непосредственном сваривании композитной вставки из PCD и держателя инструмента вместе для формирования общей конструкции, обеспечивающей устойчивость и жесткость соединения.
- Сварка с помощью машинного зажима сочетает в себе преимущества механического зажима и сварки, что позволяет обеспечить большую силу фиксации и определенную степень гибкости.
- Метод индексации позволяет продолжать использование инструмента, вращая или заменяя пластину после износа режущей кромки, что продлевает срок службы инструмента.
Параметры резания инструмента PCD
Инструмент PCD Cвысказывание Смочиться
Инструменты PCD могут выполнять операции резки на чрезвычайно высоких скоростях вращения шпинделя, но нельзя игнорировать влияние изменений скорости резания на качество обработки. Хотя высокоскоростная резка может повысить эффективность обработки, в условиях высокоскоростной резки увеличение температуры резания и силы резания может привести к повреждению режущей кромки инструмента и вызвать вибрацию в станке. При обработке различных материалов заготовок разумная скорость резания инструментов PCD также различна. Например, разумная скорость резания для фрезерования ламината Al2O3 составляет 110~120 м/мин; разумная скорость резания для токарной обработки композитных материалов на основе алюминия, армированных частицами SiC, и инженерной керамики на основе оксида кремния составляет 30~40 м/мин.
PCD Тоол Свысказывание Феда
Если величина подачи инструмента PCD слишком велика, остаточная геометрическая площадь на заготовке увеличится, что приведет к повышению шероховатости поверхности; если величина подачи слишком мала, температура резания повысится, а срок службы резца сократится.
PCD Тоол Свысказывание Дглубина Сут
Увеличение глубины резания инструментов PCD увеличит силу резания и теплоту резания, тем самым усугубляя износ инструмента и влияя на срок его службы. Кроме того, увеличение глубины резания может легко привести к сколам кромки инструмента PCD.
Инструменты PCD с разным размером частиц демонстрируют разную производительность резания при обработке различных материалов заготовок в различных условиях обработки. Поэтому фактические параметры резания инструментов PCD должны определяться в соответствии с конкретными условиями обработки.
