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    PCD直接壓制燒結(jié)技術(shù)的成功應(yīng)用

    瀏覽量 :  894    發(fā)布時間 :  2017-07-03

           近年來,復(fù)合材料鉆削刀具中,討論得最多的刀具創(chuàng)新是PCD直接壓制燒結(jié)技術(shù)。為理解這種概念,首先需要了解PCD及其以前的局限性。通常來說,在硬質(zhì)合金層上附上扁片狀的PCD,在制作切削刀具時,將PCD用銅焊的方式焊接在刀具刀體上。

      這種方法有兩大缺點(diǎn):1. 刀具槽型加工受限,因?yàn)槭遣捎闷狡谱鳎?. 將平片焊接在刀具的銅焊接頭上距切削刃很近。如果溫度接近銅焊的熔點(diǎn),那么加工中產(chǎn)生熱量,會使焊接接頭失效。

      戰(zhàn)略定位

      為了克服這些缺點(diǎn),并充分利用PCD的優(yōu)勢,采用PCD材料的直接壓制燒結(jié)技術(shù),從戰(zhàn)略上專注制造PCD刀具毛坯。制作這類刀坯時,將金剛石粉裝入硬質(zhì)合金刀具刀體上開的槽內(nèi),在高溫/高壓下將金剛石與硬質(zhì)合金燒結(jié)成為一體,燒結(jié)好的刀具毛坯用銅焊的方式焊接在刀柄上。最終按照刀具刃形的設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行精密的刀具刃形加工。

      對于加工車間來說,這是一個好消息,因?yàn)闊Y(jié)PCD的特性,可以使得在刀具加工時準(zhǔn)確的定位PCD刀刃。此外,還可精確地制成螺旋式切削刃或其他復(fù)雜刃型,這是在使用焊接PCD平片時無法做到的。這種優(yōu)化的刃形既可適應(yīng)欠剛性設(shè)置,還可適應(yīng)精密的穩(wěn)定大批量加工。采用PCD直接壓制燒結(jié)技術(shù),還能解決上述銅焊接頭失效的難題。誠然,直接壓制燒結(jié)刀具仍然有銅焊接頭--這僅僅位于刀柄偏上方的位置,離切削部位較遠(yuǎn),不受發(fā)熱的影響。

      特殊刀具刃型

      通常來說,PCD直接壓制燒結(jié)刀具具有鋒利的切削刃型,即使在加工耐磨料磨損性最大的復(fù)合材料時,也能保持鋒利的刃口。這種技術(shù)甚至還可進(jìn)一步加強(qiáng),例如強(qiáng)化刀具的圓角部分,以提高切削速度,而不影響表面質(zhì)量或尺寸公差。

      對于加工復(fù)合材料和金屬疊層材料,PCD直接壓制燒結(jié)刀具可以采用微磨技術(shù),以便加工高應(yīng)力集中部位,還有助于保持鋒利度,延長刀具使用壽命。刀具鋒利的刃口切削合成纖維時,需要的推力小,可將加工缺陷(例如分層、基材熔融/軟化、纖維拉出及表面燒焦)減至最低。

      核心驅(qū)動力

      復(fù)合材料和零件加工工藝中,孔加工繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。例如,航空工業(yè)中,在準(zhǔn)備安裝復(fù)合材料機(jī)架和零件的緊固件時,需要花費(fèi)大量的時間。即使采用最新的降低了裝配要求的統(tǒng)一結(jié)構(gòu),從加工效率和成本的角度看,鉆削仍然是主導(dǎo)因素。

      PCD鉆頭采用直接壓制燒結(jié)技術(shù),切削刃可制成各種槽型,將進(jìn)出孔位置的分層傾向減至最低,但應(yīng)用方法仍然是刀具選型的一個主要因素。例如,使用自動進(jìn)給設(shè)備時,PCD直接壓制燒結(jié)鉆頭(例如85或86 PT 系列CD10),采用PCD刃形保護(hù)設(shè)計(jì),增加了加工過程的穩(wěn)定性。此時,在切削刀具PCD刃口部分加了保護(hù)層,縮短了PCD外露部分的總長度。這樣可防止切削刃崩裂,從而延長刀具的使用壽命。這些鉆頭還可采用內(nèi)冷方式,這種方式特別推薦用于加工鋁合金和/或鈦合金堆疊的復(fù)合材料。

      一次鉆削

      為了在加工CFRP(碳纖維增強(qiáng)塑料)或CFRP/金屬堆疊材料時縮短停機(jī)時間、改進(jìn)孔的表面質(zhì)量和孔徑誤差,采用優(yōu)化鉆尖構(gòu)型的直接壓制燒結(jié)技術(shù)PCD鉆頭和優(yōu)化加工工藝是至關(guān)重要的。盡管人們希望使用一次性完成鉆孔的刀具以縮短生產(chǎn)時間,但是當(dāng)要求很高的精度時,鉆孔時需要二次或者三次操作,即預(yù)鉆削、鉆削和鉸削。

      PCD直接壓制燒結(jié)刀具并非只用于孔加工,還可用于表面加工和邊緣加工工序。典型的實(shí)例是,由復(fù)合材料制成的飛機(jī)垂直尾翼,這種材料的邊緣加工難度相當(dāng)大。但是,采用PCD直接壓制燒結(jié)技術(shù)的CoroMill? Plura立銑刀最適合這種加工,從而減少纖維碎裂現(xiàn)象,增加金屬去除率。

      從復(fù)合材料加工能力和降低成本的角度分析,PCD直接壓制燒結(jié)技術(shù)無疑都是最大的技術(shù)驅(qū)動力,對于各種應(yīng)用,都具有巨大潛力和競爭優(yōu)勢

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