Esittele hiilikuituvahvisteisten PEEK-materiaalien suorituskyky ja tästä materiaalista valmistettujen osien rakenteelliset ominaisuudet, analysoi tällaisten materiaalien käsittelyn vaikeudet, valitse monikiteiset timanttityökalut ja muut työkalut tutkimuskohteiksi ja tutustu monikiteisiin timanttityökaluihin, jotka perustuvat useiden materiaalien suunnitteluun. vertailevat prosessikokeet. Timanttityökalujen käyttö hiilikuituvahvisteisten muovien (PEEK5600CF30) työstössä ja yleisesti käytettyjen työkalujen käsittelyparametrit.
1 Esipuhe
Hiilikuituvahvistettu PEEK-materiaali parantaa tehokkaasti materiaalin kulutuskestävyyttä ja mekaanisia ominaisuuksia hiilikuitujen lisäämisen jälkeen. Se on erityinen tekninen muovi, jolla on erinomainen suorituskyky. Niistä PEEK5600CF30-materiaalin korkea kulutuskestävyys ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet tekevät siitä laajan käytön ilmatiiviissä tiivistys- ja tukiasemointiosissa. Myös PEEK5600CF30-materiaaleja sorvattaessa on kohdattu suuria ongelmia, kuten nopea työkalun kuluminen ja alhainen työstötehokkuus. Erittäin tarkkoja mittoja käsiteltäessä työkalun kompensointiarvo muuttuu suuresti, eikä käsittelyn tarkkuutta ole helppo taata. PCD (polykiteinen timantti) työkalumateriaalin etuna on tiukka hiukkasyhdistelmä, ei helppo rikkoa ja korkea kulutuskestävyys. Kääntötyökaluna etu- ja takakulmat voivat saavuttaa suuren arvon ja leikkausvoima on pieni. Se soveltuu ei-metallisten materiaalien käsittelyyn [1- 3].
2 Osien rakenteelliset ominaisuudet ja käsittelykysymykset
Tekijän yksikön käsittelemä poistokoukun kulumista vähentävä rengas on valmistettu hiilikuituvahvisteisesta teknisestä muovista PEEK5600CF30. Osan seinämän paksuus on 1 mm, sisäreiän ja ulkokehän Ra pinnan karheusarvo on 1,6 μm ja ulkokehän halkaisija on 30 ~ 55 mm. , pituus on 1-10 mm, osarakenne ja kolmiulotteinen näkymä on esitetty kuvassa 1 ja kuvassa 2.
kuva
Kuva 1 Kitkanestorengasrakenne
Kuva 2 Kolmiulotteinen kuva kitkanestorenkaasta
PEEK-erikoismuovien käsittelyssä on tällä hetkellä kolme suurta ongelmaa: ensinnäkin kovametallityökalujen käyttö työstössä, työkalun käyttöikä on erittäin huono; toiseksi osien mittatarkkuutta ja pinnan karheutta ei voida tehokkaasti taata käsittelyn aikana, ja laadun vakaus on huono; Kolmanneksi sorvaus Työstötehokkuus on alhainen ja leikkausparametrit on optimoitava [4, 5].
3 ratkaisua
3.1 PCD-leikkaustyökalut
Yleinen PCD-työkalu koostuu kolmesta osasta: metallityökalusta, PCD-paikasta ja liimakerroksesta. Kuvio 3 on kaaviokuva tyypillisestä PCD-terärakenteesta. Sementoitu karbidimetallimatriisi ja PCD-laastari on yhdistetty liimakerroksella.
kuva
Kuva 3 PCD-työkalu
PCD-työkalujen laatu määräytyy pääasiassa PCD-laastarien hiontalaadun ja PCD-laastarien materiaalin laadun perusteella. Tällä hetkellä suuret kotimaiset PCD-työkalujen valmistajat ovat onnistuneet saavuttamaan PCD-materiaalien lokalisoinnin ja tarkkuuden. Siksi kotimaisten PCD-leikkuutyökalujen hinta on pudonnut 1990-luvun saavuttamattomasta hinnasta periaatteessa korkealaatuisen kovametallin hintatasoon. Tuotuihin PCD-työkaluihin verrattuna kotimaisissa PCD-työkaluissa on kuitenkin edelleen joitain puutteita, kuten epävakaa laatu ja lyhyt käyttöikä. Jotkut kotimaiset PCD-leikkaustyökalut käyttävät tuontimateriaaleja. Kotimaisesta jalostusasteesta johtuen niiden reunakäsittelyteknologia on edelleen jäljessä ulkomaisista maista. Materiaalin muodostavien timanttihiukkasten koon mukaan yleisesti käytetyt PCD-materiaalit jaetaan 20, 30 ja 30M laatuihin. Mitä suurempi hiukkaskoko, sitä suurempi on materiaalilaatu. Sementoidun kovametallin hiukkaskoon tavoin suuremmilla hiukkaskooilla on parempi kulutuskestävyys ja ne soveltuvat kovempien materiaalien käsittelyyn.
3.2 Työkalun valinta
Tyypillisen PEEK5600CF30:sta valmistetun osan poistokoukun kulumisenestorenkaan prosessointi otetaan testikohteena, ja käsittelyyn käytettiin kovametallityökaluja ja PCD-työkaluja. Havaittiin kulumisen ja kulumisarvon muutosten ero näiden kahden välillä ja verrattiin niiden prosessointiparametreja. Terän materiaali, työstölaitteet ja käsiteltyjen osien lukumäärä on esitetty taulukossa 1.
Taulukko 1 Terän materiaali, käsittelylaitteet ja käsiteltyjen osien lukumäärä
kuva
Sementoitujen kovametalliterien työstöprosessin aikana esiintyy alttiita kraatterin kulumista, kylkien kulumista ja uran kulumista haravan pinnassa. Työkalun kulumisen alkuvaiheessa leikkuureuna on alttiina halkeilulle hiilikuidun suulakepuristumisesta johtuen; harapinnan pinnoite vaurioituu nopeasti hiilikuitumateriaalin kitkan vaikutuksesta ja terämatriisi kuluu nopeasti, mikä aiheuttaa reunan lujuuden vähenemisen entisestään ja leikkuureunavaurion voimistumisen; vakavasti Kulutusvaiheessa työkalun kylkipinta on vakavasti kulunut ja työkalun kärjen kaaren muoto vaurioitunut (katso kuva 4), mikä johtaa osien työstötarkkuuden heikkenemiseen, vakaviin laippoihin ja purseisiin sekä pinnan laatua ei voida taata.
kuva
Kuva 4 Työkalun kärjen kaaren muoto on vaurioitunut
Kuvassa 4 näkyvä terän kärjen kaaren säteen arvo mitattuna suuritehoisella OLYMPUS-elektronimikroskoopilla on 0,34 mm ja käyttämättömän terän kärjen säde on 0,4 mm. Ero osoittaa, että työkalun kärjen teoreettisen sijainnin poikkeama on -0,06 mm. Kun työstetään ensimmäisen osan työstössä mitatun työkalun kärjen sijainnin mukaan, se tarkoittaa, että kappaleen käsittelyn ääriviivavirhe on +0,06 mm. Vertaamalla kuvaa kitkanestorenkaiden osien seinämän paksuustoleranssista millimetreinä, tämä toleranssi riittää aiheuttamaan osien romutuksen.
PCD-monikiteisten timanttileikkaustyökalujen käytön jälkeen työkalun kuluminen on parantunut tehokkaasti. Samoissa työstöajassa ja leikkausolosuhteissa vain terän harapinnalla on alhainen kulumisaste, leikkuureuna on periaatteessa ehjä ja työkalun kärjen kaaren muoto säilyttää suuren tarkkuuden (katso kuva 5), koneistustarkkuus osia on parannettu huomattavasti.
kuva
Kuva 5 Työkalun kärjen kaaren muoto säilyttää suuren tarkkuuden
Kuva 5 osoittaa, että terän terän kaaren säde mitattuna OLYMPUS-suurtehoelektronimikroskoopilla on 0,385 mm ja käyttämättömän terän työkalun kärjen säde on 0,4 mm. Ero osoittaa, että työkalun kärjen teoreettisen sijainnin poikkeama on -0,015 mm. Kun työstetään ensimmäisen osan työstössä mitatun työkalun kärjen sijainnin mukaan, se tarkoittaa, että kappaleen käsittelyn ääriviivavirhe on +0,015 mm. Vertailemalla kuvaa kitkanestorenkaiden osien seinämän paksuustoleranssista millimetreinä, osat ovat vielä kelvollisia tällä hetkellä.
Tämän testin avulla voidaan päätellä, että kovametalliterät eivät sovellu PEEK5600CF30 materiaalien sorvaukseen ja PCD-työkalut sopivat PEEK5600CF30 materiaalien sorvaukseen. Luokan 20 PCD-työkalujen käyttö voi vastata tarpeisiin. Varsinaisessa käsittelyssä valittu sylinterimäinen PCD-sorvaustyökalu on esitetty kuvassa 6.
kuva
Kuva 6 Ulkoinen PCD-sorvaustyökalu
3.3 Käsittelyn mittatarkkuusvirheen analyysi
(1) Työkalun leikkausvoiman vaikutus kitkaa vähentävien renkaiden käsittelyyn. Jos osien käsittelyn aikana CNC-ohjelma kootaan kitkanestorenkaiden osien normaalin koon mukaan, havaitaan, että sisäreiän ja ulkokehän muoto on käsittelyn jälkeen kartiomainen: pituudella 1 0 - 12 mm, Kappaleen sisäreiän vaihtelu on 0.04~0,05 mm ja ulomman ympyrän vaihtelu on 0,01~ 0,03 mm. Sisäreiän ja ulomman ympyrän muoto on esitetty kuvassa 7.
kuva
a) Osien teoreettinen tila käsittelyn jälkeen b) Osien todellinen tila käsittelyn jälkeen
Kuva 7 Sisäreikä ja ulompi ympyrän muoto
Syynä on analysoitu, että osan suuosan jäykkyys on alhainen ja työkalu antaa periksi leikkausprosessin aikana. Käsittelyn ja virheenkorjauksen jälkeen osien kapeneminen käsittelyn jälkeen kompensoidaan CNC-ohjelmassa käsittelyn tarkkuuden varmistamiseksi. Osien koetyöstön jälkeen on suora yhteys sisäreiän leikkausmäärän ja osien aksiaalisen pituuden välillä. Aksiaalinen koko kasvaa ja aukon muodonmuutos kasvaa. Kun kartio on kompensoitu ohjelmointiprosessin aikana, osien työstötarkkuutta voidaan parantaa tehokkaasti.
(2) Työkalun kulumisen vaikutus osien mittatarkkuuteen ja pinnan laatuun. Esimerkkinä kitkanestorenkaiden osien käsittelystä, paikan päällä varmistettu tilanne on seuraava: 40{{10}} kappaleen käsittelyn jälkeen työkalun voimakkaasta kulumisesta, jos Käytetään edelleen, on suositeltavaa käsitellä 50 kappaletta joka kerta. Säädä työkalun kompensointiarvoa ja kartiomaista kerran ja säädä halkaisijan arvoa 0,02 mm joka kerta. Käsittelyolosuhteet ovat: käytä CTX310 CNC-työstökonetta PEEK5600CF30 bar -massan käsittelyyn, ja työkalu on kotimainen PCD-sisäreiän poraustyökalu. Käsittelyparametrit: karan nopeus 1800r/min, syöttönopeus 0,06mm/r, viimeistelytyöstövara 0,05mm, käyttöä ei suositella 700-800 kappaleen jälkeen, ja työkalu on vaihdettava. Syynä tähän on se, että leikkausvoima kasvaa työkalun kulumisen seurauksena, mikä puolestaan vaikuttaa kappaleen mittatarkkuuteen ja pinnan laatuun. Työkalun offset-arvo ja CNC-ohjelma on säädettävä ajoissa osan prosessoinnin kelpoisuusasteen varmistamiseksi.
3.4 Leikkausparametrit
Taulukossa 2 on esitetty suositellut PCD-työkalulaadut ja vastaavat leikkausparametrit. Tämän parametrin käyttöehdot: Työstökone on CTX310 CNC-sorvi, osan seinämän paksuus on suurempi tai yhtä suuri kuin 1 mm ja työstettävän ulkokehän halkaisija on 30-50 mm. Lisäksi on huomioitava, että edellä käytetyn PCD-terän valmistaja on SECO (Seco), ja muiden merkkien työkaluparametreja voidaan hienosäätää tämän perusteella.
Taulukko 2 Suositellut PCD-työkalulaadut ja vastaavat leikkausparametrit
