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聚晶金刚石复合片切割工艺的比较 聚晶金刚石复合片设计原则

本文章由注册用户 凌驾于欢 上传提供 评论 发布 纠错/删除 版权声明 0
摘要:聚晶金刚石复合材料是将聚晶金刚石薄层附着黏结在硬质合金衬底上的复合材料。聚晶金刚石复合片兼有聚晶金刚石极高的耐磨性以及硬质合金的高抗冲击性。聚晶金刚石复合片切割工艺有哪些?超声波加工-加工效率低,金刚石微粉消耗大,粉尘污染大;激光加工-非接触加工,效率高、加工变形小、工艺性差.....下面就来详细了解聚晶金刚石复合片生产设计的相关知识吧!

一、聚晶金刚石复合片切割工艺

电火花加工-高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使PCD材料中的金属融化,部分金刚石石墨化和氧化,部分金刚石脱落,工艺性好、效率高;

超声波加工-加工效率低,金刚石微粉消耗大,粉尘污染大;

激光加工-非接触加工,效率高、加工变形小、工艺性差;

在上述加工方法中,电火花加工效果较佳。PCD中结合桥的存在使电火花加工复合片成为可能。在有工作液的条件下,利用脉冲电压使靠近电极金属处的工作液形成放电通道,并在局部产生放电火花,瞬间高温可使聚晶金刚石熔化、脱落,从而形成所要求的三角形、长方形或正方形的刀头毛坯。电火花加工PCD复合片的效率及表面质量受到切削速度、PCD粒度、层厚和电极质量等因素的影响,其中切削速度的合理选择十分关键,实验表明,增大切削速度会降低加工表面质量,而切削速度过低则会产生“拱丝”现象,并降低切割效率。增加PCD刀片厚度也会降低切割速度。

二、聚晶金刚石复合片焊接工艺

PCD复合片与刀体的结合方式除采用机械夹固和粘接方法外,大多是通过钎焊方式将PCD复合片压制在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊接、真空扩散焊接、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前,投资少、成本低的高频感应加热钎焊在PCD刀片焊接中得到广泛应用。在刀片焊接过程中,焊接温度、焊剂和焊接合金的选择将直接影响焊后刀具的性能。在焊接过程中,焊接温度的控制十分重要,如焊接温度过低,则焊接强度不够;如焊接温度过高,PCD容易石墨化,并可能导致“过烧”,影响PCD复合片与硬质合金基体的结合。在实际加工过程中,可根据保温时间和PCD变红的深浅程度来控制焊接温度(一般应低于700℃)。国外的高频焊接多采用自动焊接工艺,焊接效率高、质量好,可实现连续生产;国内则多采用手工焊接,生产效率较低,质量也不够理想。

三、聚晶金刚石复合片刃磨工艺

PCD的高硬度使其材料去除率极低(甚至只有硬质合金去除率的万分之一)。目前,PCD刀具刃磨工艺主要采用陶瓷结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用,因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮,采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂轮结合剂的选择应视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削(EDG)技术几乎不受被磨削工件硬度的影响,因此采用EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具(如木工刀具)的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展,EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。

四、聚晶金刚石复合片设计原则

PCD粒度

PCD粒度的选择与刀具加工条件有关,如设计用于精加工或超精加工的刀具时,应选用强度高、韧性好、抗冲击性能好、细晶粒的PCD。粗晶粒PCD刀具则可用于一般的粗加工。PCD材料的粒度对于刀具的磨损和破损性能影响显著。研究表明:PCD粒度号越大,刀具的抗磨损性能越强。采用DeBeers 公司SYNDITE 002和SYNDITE025两种PCD材料的刀具加工SiC基复合材料时的刀具磨损试验结果表明,粒度为2μm的SYNDITE002PCD材料较易磨损。

刀片厚度

通常情况下,PCD复合片的层厚约为0.3~1.0mm,加上硬质合金层后的总厚度约为2~8mm。较薄的PCD层厚有利于刀片的电火花加工。DeBeers公司推出的0.3mm厚PCD复合片可降低磨削力,提高电火花的切割速度。PCD复合片与刀体材料焊接时,硬质合金层的厚度不能太小,以避免因两种材料结合面间的应力差而引起分层。

结构设计

PCD刀具的几何参数取决于工件状况、刀具材料与结构等具体加工条件。由于PCD刀具常用于工件的精加工,切削厚度较小(有时甚至等于刀具的刃口半径),属于微量切削,因此其后角及后刀面对加工质量有明显影响,较小的后角、较高的后刀面质量对于提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。

PCD复合片与刀杆的连接方式包括机械夹固、焊接、可转位等多种方式,其特点与应用范围见表2。

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