Características y procesos de rectificado del diamante policristalino con relación de rectificado
A pesar del rápido desarrollo de las herramientas de corte PCD y PCBN, las dificultades de rectificado causadas por la alta dureza de las herramientas de corte siempre han preocupado a la mayoría de los usuarios, y el reafilado de las hojas se completa principalmente con la herramienta de corte original. fabricantes. No sólo los precios de las herramientas son altos y los plazos de entrega largos, sino que también ocupan el capital de trabajo de la empresa. Por lo tanto, es necesario estudiar cuidadosamente las características de rectificado del PCD y la tecnología de rectificado de las herramientas de PCD. El proceso de producción de herramientas de corte de PCD generalmente incluye pulido, corte, fijación, rectificado e inspección de calidad. El diámetro de los espacios en blanco de material superduro de PCD suele ser de 1/2, 1, 2, 3 o 4 pulgadas. La superficie es generalmente rugosa (Ra2-10μm) y no se puede usar directamente para fabricar herramientas. Es necesario pulirlo para que la superficie parezca un espejo (Ra≤0,01μm) y luego es necesario cortarlo con láser o electroerosión.
Una de las claves de la tecnología de fabricación de herramientas PCD es la calidad del rectificado del filo. La falta de un proceso y una tecnología de rectificado ideales para materiales de cabezales de corte de alta calidad provocará un desperdicio de recursos. El uso de un buen proceso de rectificado mejorará la calidad del producto de la herramienta y reducirá el costo de uso de la herramienta. El PCD está hecho de diamante especialmente tratado y una pequeña cantidad de aglutinante sinterizado a alta temperatura y presión ultraalta. Las partículas de diamante desordenadas le dan al PCD una dureza y resistencia al desgaste uniformes y extremadamente altas. El PCD se puede utilizar para herramientas de corte, rectificado de muelas, perforación geológica, herramientas de medición, herramientas de trefilado, herramientas de chorro de arena, etc. Sin embargo, la alta dureza y resistencia al desgaste del PCD también plantea grandes dificultades a su procesamiento.
Académicos nacionales y extranjeros han realizado muchas investigaciones y experimentos sobre los problemas de procesamiento causados por la alta dureza y la alta resistencia al desgaste de los materiales PCD, incluido el procesamiento por descarga eléctrica, procesamiento ultrasónico, procesamiento electroquímico y procesamiento láser. y hemos logrado ciertos resultados. Sin embargo, se ha descubierto que la mayoría de estas tecnologías de procesamiento son actualmente adecuadas para el procesamiento basto de materiales PCD. Para obtener filos de corte de PCD de buena calidad, el método de procesamiento más ideal sigue siendo el rectificado o el rectificado con una muela de diamante.
La molienda de PCD es principalmente el resultado de la acción combinada de la mecánica y la termoquímica. El efecto mecánico es la microfragmentación, desgaste, desprendimiento o escisión del diamante causado por el impacto continuo de los granos abrasivos de la muela de diamante sobre el material de PCD. El efecto termoquímico es la alta temperatura formada por la muela de diamante para oxidar el PCD; o grafitizar el diamante. La mezcla de los dos da como resultado la eliminación del material PCD. Sus características de molienda son principalmente las siguientes:
(1) Gran fuerza de molienda.
El diamante es el mineral más duro conocido y la cantidad de desgaste cuando se combina con diversos materiales metálicos y no metálicos es de solo 1/50-1/800 del carburo cementado. La dureza (HV) del PCD es de 80-120 kn/mm2, solo superada por el diamante monocristalino y mucho más alta que la del carburo cementado. Al rectificar PCD con una muela de diamante, la resistencia de corte inicial es muy alta, aproximadamente 10 veces mayor que la del carburo cementado (0,4 MPa). La relación de molienda específica puede alcanzar 1,2×104-1,4×105j/mm3, por lo que la fuerza de molienda es mucho mayor que la del carburo cementado;
⑵La relación de molienda es muy pequeña.
Debido a la alta dureza y buena resistencia al desgaste del PCD (la resistencia al desgaste relativa es de 16 a 199 veces mayor que la del carburo cementado), la relación de rectificado del PCD es solo de 0,005 a 0,033, que es aproximadamente la de Carburo cementado 1/1000-1/10000. La eficiencia de molienda es de sólo 0,4-4,8 mm3/min. Por lo tanto, para garantizar la calidad del filo y la eliminación de la herramienta, el tiempo de rectificado es muy largo y la eficiencia del procesamiento es muy baja. Además, cuando la dureza, el contenido y el tamaño de partícula del PCD son diferentes, el tiempo de molienda también variará mucho.
⑶El tamaño de partícula tiene una gran influencia.
Los materiales PCD utilizados en herramientas de corte se dividen principalmente en tres categorías según su tamaño de partícula: de grano grueso (20-50 μm), de grano medio (aproximadamente 10 μm) y de grano fino (-5 μm). La proporción de corte varía de varias a docenas de veces. El PCD de grano grueso tiene la relación de molienda más alta y es el más difícil de moler. Después del pulido, los bordes dentados son los más graves y la calidad es la peor, pero la resistencia al desgaste es la más fuerte. El PCD de grano fino tiene la proporción de rectificado más baja, es más fácil de rectificar y tiene la mejor calidad de filo después del rectificado. Según las características de rectificado de PCD mencionadas anteriormente, los requisitos para el equipo de rectificado cuando se rectifica PCD con muelas de diamante son mucho más altos que los de las rectificadoras de herramientas generales. Incluye principalmente:
(1) La máquina herramienta tiene una buena rigidez del sistema de proceso.
Debido a la alta dureza del material PCD, las máquinas rectificadoras deben tener una alta resistencia a la deformación, especialmente el sistema de husillo y el sistema de sujeción de herramientas. La fuerza de rectificado de las herramientas PCD es generalmente de 100 a 500 N, por lo que se requiere que la máquina herramienta tenga un diámetro de eje grande y que los cojinetes tengan una rigidez y resistencia axial altas.
⑵La máquina herramienta tiene un mecanismo giratorio de corto alcance con carrera y velocidad ajustables.
La proporción de molienda de PCD es extremadamente baja. El mecanismo de molienda de PCD es principalmente la combinación de microtrituración, desgaste, desprendimiento y descomposición causados por el impacto continuo de la muela de diamante sobre el material de PCD. así como los efectos termoquímicos de la oxidación y grafitización. El resultado de la acción. Por lo tanto, el uso de un mecanismo de giro de corto alcance es beneficioso para mejorar la eficiencia del rectificado y la calidad de los bordes. La distancia de giro general es de 0 a 50 mm y la velocidad de giro es de 20 a 60 veces por minuto.
(3) El portaherramientas de la máquina herramienta tiene una función de rotación de alta precisión y un dispositivo de detección en línea.
Debido a que el material PCD es duro, quebradizo y resistente al desgaste, su punta generalmente está diseñada en forma de arco para reducir la amplitud de vibración relativa entre la herramienta y la pieza de trabajo. Para procesar el arco de la punta de la herramienta, el portaherramientas de la máquina herramienta debe tener una función de rotación de alta precisión y un dispositivo de detección en línea para el radio y la calidad del arco de la punta de la herramienta. Esto puede evitar errores de posicionamiento causados por múltiples sujeciones y duplicar la eficiencia del procesamiento. 5.1 Selección del proceso de rectificado
Uno de los propósitos del afilado de herramientas es obtener una calidad de borde rentable, y la clave de la calidad radica en la selección del tamaño de partícula de la muela. Cuanto más fino sea el tamaño de las partículas de la muela, menor será el desconchado de los bordes y menor será la eficiencia del rectificado. Por lo tanto, según la precisión, el uso (ver Tabla 1) o el grado de falla (ver Tabla 2) del filo, el proceso de afilado de las herramientas PCD se puede dividir en tres etapas de procesamiento: grueso, fino y fino. Desarrollar un proceso de molienda razonable de acuerdo con condiciones específicas puede mejorar en gran medida la eficiencia del procesamiento.
El mecanizado en desbaste no tiene altos requisitos en el filo, y se puede optar por mecanizado eléctrico o rectificado. El mecanizado eléctrico tiene una alta eficiencia y es adecuado para procesar herramientas complejas, como brocas para placas de circuito impreso, fresas para cortar suelos laminados, etc. Para el rectificado se pueden utilizar muelas de grano grueso, con gran área de contacto y alta fuerza de rectificado (300-400 N), que pueden eliminar rápidamente el exceso de tolerancia de mecanizado. Para el acabado se utilizan muelas abrasivas de grano fino, que tienen las ventajas de un área de contacto pequeña, una fuerza de pulido baja (100-200 N) y un calor de pulido bajo, pero la tasa de eliminación de material es baja. En esta etapa, la calidad del borde se mejora aún más mediante el esmerilado y el pulido. Ordenar está en algún punto intermedio.
⒌2 Puntos del proceso de rectificado
(1) La precisión del husillo es buena. Generalmente, el descentramiento de la cara del extremo de la muela debe ser ≤ 0,02 mm. La cara es demasiado grande. La muela impacta el filo de forma intermitente durante el rectificado. Es fácil provocar que el filo se astille y es difícil obtener un filo de alta precisión.
⑵La muela debe tener un buen equilibrio dinámico. Las muelas abrasivas desequilibradas provocarán vibraciones en la máquina herramienta, lo que afectará la calidad del borde y la precisión del mecanizado de la herramienta que se procesa.
(3) Se deben preferir las muelas abrasivas de diamante con aglomerante cerámico para las muelas abrasivas de bordes. Dado que las uniones cerámicas son propensas a microfisuras durante el proceso de rectificado, los granos abrasivos se renuevan y se autoafilan, lo que hace que el proceso de rectificado sea estable y propicio para mejorar la precisión y eficiencia de la superficie mecanizada. En segundo lugar, puede elegir una resina. Muela abrasiva de diamante adherida con alta resistencia al calor.
(4) Preste atención a pulir la muela a tiempo y el tamaño de grano de la piedra de afilar debe ser apropiado. Cuando se utilizan muelas abrasivas de diamante para procesar herramientas PCD, las muelas abrasivas se obstruirán, se desafilarán y se desgastarán a altas temperaturas y velocidades, lo que provocará una reducción de la velocidad de procesamiento, vibración, ruido y quemaduras. Por lo general, se utiliza como piedra de afilar una piedra de aceite de carburo de silicio suave que es 1 o 2 veces más pequeña que la muela utilizada.
5] Dado que el diamante es propenso a la difusión química con aleaciones a base de hierro y acelera el desgaste de la muela, es necesario evitar rectificar metal y PCD al mismo tiempo.
[6] La dirección de la muela debe ser desde la cara de inclinación de la herramienta hasta la cara del flanco.
A partir de la fuerza sobre el borde de la herramienta PCD durante el proceso de rectificado, podemos saber que cuando la muela gira desde la cara de inclinación hacia la parte posterior de la herramienta, su fuerza de rectificado (suma de fuerza tangencial y fuerza normal) actúa hacia adentro sobre el corte. borde, es decir, la herramienta está en un estado de tensión de compresión y no es propensa a astillarse. Por el contrario, debido a la tensión de tracción, el filo es propenso a astillarse. Si se requiere rectificado inverso debido a la estructura de la herramienta, se prefieren las muelas abrasivas aglomeradas con resina a las muelas abrasivas aglomeradas con metal y vitrificadas.
1. Para garantizar la calidad del filo y mejorar la eficiencia del rectificado, el ángulo de ataque de la herramienta se puede dividir en ángulo de ataque grande y ángulo de ataque pequeño. La muela de grano grueso primero muele el ángulo de alivio. Debido a la gran superficie de contacto, la fuerza de rectificado es grande y la eficiencia de rectificado es alta, luego se usa la muela de grano fino para rectificar el ángulo de alivio pequeño y el ancho; El ángulo de relieve pequeño se controla para que sea de aproximadamente 0,1-0,3 mm. Una superficie de contacto tan pequeña da como resultado una buena calidad de rectificado.
⑻ Intente procesar en el filo de la herramienta de sujeción.
⑼El refrigerante para el rectificado de PCD debe ser un fluido de rectificado a base de agua. Debido a la alta dureza y la mala resistencia al calor de los materiales PCD, el efecto de enfriamiento del fluido de molienda a base de agua es mejor que el del fluido de molienda a base de aceite, lo que puede mejorar la eficiencia del procesamiento y la calidad de los bordes. Además, durante el proceso de rectificado, la refrigeración debe ser suficiente para evitar un gran consumo (oxidación y grafitización) de diamante (muela y herramienta) y daños en el filo de la herramienta debido a un suministro insuficiente o intermitente de fluido de rectificado.