Materiales de herramienta PDC y parámetros de corte

1. Introducción de la herramienta PCD

Como material de herramienta superduro, el diamante ha sido ampliamente utilizado en el corte. El alto precio del diamante natural ha restringido el desarrollo de herramientas de diamante. En la década de 1970, la gente utilizó tecnología de síntesis de alta presión para sintetizar diamante policristalino (PCD), que resolvió la escasez de diamante natural el problema de alto precio hace que la gama de aplicaciones de herramientas de diamante se extienda a la aviación, aeroespacial, automóvil, electrónica, piedra y otros campos.

Diamante policristalinoLas herramientas (PCD) se utilizan principalmente para procesar metales no ferrosos como metales no ferrosos, pueden afilar los bordes afilados, obtener una mejor superficie de procesamiento, Y también son la primera opción para el procesamiento de nuevos materiales no metálicos. Y cerámica industrial y otros productos de alta dureza.

2. Ventajas de rendimiento de las herramientas PCD

1) puede alcanzar la dureza del PCD 8000HV, que es 80 ~ 120 veces la del carburo cementado, y la resistencia al desgaste del PCD es mejor.

2) La conductividad térmica del PCD es de 700W / MK, que es de 1,5 a 9 veces la del carburo cementado, incluso más alta que el PCBN y el cobre. Por lo tanto, la transferencia de calor de la herramienta PCD es rápida, y una buena transferencia de calor puede extender la vida útil de la herramienta en gran medida.

3) el coeficiente de fricción de PCD Generalmente solo se 0,1 a 0,3, mientras que el coeficiente de fricción del carburo cementado es 0,4 a 1. Por lo tanto, las herramientas PCD pueden reducir significativamente las fuerzas de corte, extendiendo así la vida útil de la herramienta.

4) El coeficiente de expansión térmica de PCD es pequeño, por lo que la deformación térmica de las herramientas PCD es pequeña, y la precisión de procesamiento es alta. Cuanto mayor sea la deformación térmica de la herramienta, peor será la calidad de la superficie de la pieza de trabajo procesada. Para procesar una pieza de trabajo con una buena calidad de superficie, la deformación térmica de la herramienta debe controlarse estrictamente.

5) la afinidad deCortadores PCDCon materiales no ferrosos y no metálicos es pequeño, y el borde de corte no es fácil de formar un borde acumulado durante el proceso de mecanizado. La afinidad de la herramienta y el material a procesar es pequeña, por lo que el material a procesar no es fácil de adherir a la superficie de la herramienta durante el proceso de procesamiento, Y no es fácil formar una ventaja acumulada.

6) La herramienta PCD tiene un módulo elástico grande, alta resistencia a la fractura (tres veces más alta que la alúmina), el valor de radio romo del borde de corte puede ser molido muy pequeño, no es fácil de romper, y puede mantener la nitidez del borde de corte durante mucho tiempo.

3. La estructura del cortador PCD

Los cortadores de diamante policristalino (PCD) son cortadores hechos soldando láminas compuestas PCD a cuerpos cortadores de carburo o acero. Debido a que la hoja compuesta de PCD combina la alta dureza, resistencia al desgaste, bajo coeficiente de fricción y resistencia del diamante de un solo cristal con la alta resistencia a la flexión del carburo cementado de carburo de tungsteno, la capa de carburo cementado de carburo de tungsteno de la hoja compuesta proporciona la capa de diamante, el soporte mecánico aumenta su resistencia a la flexión, Y al mismo tiempo, la capa de carburo es fácil de soldar, lo que facilita la fabricación de herramientas terminadas.

La estructura de las herramientas de PCD son: inserciones PCD, fresadoras PCD, escariadores PCD, brocas PCD, cortadores de ranurado PCD, cortadores PCD no estándar.

4. material de procesamiento de la herramienta PCD

1) difícil de procesar metales no ferrosos y sus materiales de aleación cuando se procesan metales no ferrosos como cobre, zinc, aluminio y sus aleaciones, aleaciones duras sinterizadas, aleaciones de titanio, Y aleaciones pasteurizadas, los materiales tienden a pegarse a la herramienta, y el procesamiento es difícil. El metal está unido a la herramienta y la herramienta tiene una larga vida útil. Para aleaciones de titanio, aleaciones de cobre, carburos cementados de carburo de tungsteno (Co <16% y Co> 16%), aleaciones de aluminio (4 8% Si y 9 13% Si), aleaciones de aluminio de alto silicio (> 13% Si), cortadores de PCD de grado CDW010 son aplicables. Para materiales de aleación con mayores requisitos de resistencia al desgaste, se pueden utilizar cortadores PCD CDW025 y CDW302 de grano grueso y grano mixto. 2) difíciles de procesar materiales no metálicos, como plásticos reforzados con fibra de vidrio, materiales rellenos de silicio, materiales compuestos de fibra de carbono dura/epoxi, cerámica, madera, desgaste serio de la herramienta, difícil de procesar, las herramientas de PCD tienen alta dureza y buena resistencia al desgaste, alta eficiencia de procesamiento, los materiales de PCD comúnmente utilizados son CDW010, CDW025 y CDW302.

5. El rendimiento del grado material de la herramienta PCD

Además de la estructura de las herramientas PCD convencionales, se pueden personalizar las cuchillas de chipbreaker PCD, las cuchillas de fresado PCD y las herramientas PCD no estándar.

Condiciones de aplicación y características de procesamiento dePCD materialGrados

	Tamaño de grano	Propiedades	Aplicación
CDW850	Submicrón	La estructura de grano ultrafino tiene una nitidez de borde extremadamente fuerte y durabilidad de borde	Mecanizado de Ultra alta precisión, mecanizado de superficies de espejo alto, adecuado para fresado y corte en bruto de aleaciones de aluminio con requisitos de astillado extremadamente altos, utilizado principalmente para el mecanizado de aleaciones de titanio y materiales compuestos
CDW002	2 μm	Mayor contenido de cobalto, buen rendimiento de procesamiento eléctrico, tenacidad y acabado superficial de la pieza de trabajo procesada, lo cual es conveniente para el procesamiento de herramientas complejas	Se utiliza principalmente en el procesamiento de enrutadores y herramientas de corte de hilo para formar, y también se puede utilizar en el procesamiento de piezas resistentes al desgaste para aglomerado de madera, hojas de sierra, aleación de aluminio de silicio y hojas de sierra de herramienta eléctrica.
CDW005	5 μm	Excelente RENDIMIENTO DE MECANIZADO y EDM, buena tenacidad, resistencia al desgaste y calidad de vanguardia	Es adecuado para el acabado de superficies de alto acabado, utilizado principalmente en el procesamiento de plexiglás, aleación de aluminio de silicio, contornos de carcasa de teléfono móvil de metal, etc., Y utilizado en el procesamiento de carpintería formando Cuchillos y hojas de sierra.
CDW010	10 μm	Tipo Universal, teniendo en cuenta buena tenacidad y alta resistencia al desgaste	Es adecuado para el corte rugoso y fino de una sola herramienta. Es especialmente adecuado para molduras de carpintería, piezas de aleación de aluminio de silicio bajo y medio (como pistones).
CDW025	25um	Resistencia al desgaste extremadamente alta y calidad de vanguardia	Es más adecuado para procesar aleación de aluminio de alto silicio, carburo cementado compuesto de matriz metálica (MMC) y cerámica, grafito y otros materiales frágiles y duros. Es adecuado para el procesamiento de cuchillos de corte de carpintería, piezas resistentes al desgaste, sulfato de calcio para carpintería y hojas de sierra.
CDW302	2 ~ 30 μm	El tamaño de partícula mixta de 2μm y 5μm tiene una excelente resistencia al desgaste, resistencia al borde y calidad de borde	Las aplicaciones incluyen compuestos de matriz metálica (MMC), oro de aleación de aluminio de alto silicio, hierro fundido de alta resistencia y aplicaciones bimetálicas.

6. Selección de herramientas PCD

Las principales consideraciones para la selección de herramientas de PCD: precisión de la superficie, precisión de la forma, precisión dimensional, deformación de la herramienta, ciclo de trabajo acortado, tiempo de inactividad acortado, mayor vida útil de la herramienta, materiales duros, costos de la herramienta, inversión reducida, y otros.

7. Parámetros de corte de la herramienta CBN

(1) velocidad de corte-Vc
La herramienta PCD se puede cortar a una velocidad de husillo muy alta, por ejemplo, al girar la aleación de aluminio de silicio, la velocidad puede alcanzar 1000 m/min, y el fresado de alta velocidad 3000 m/min;

(2) cantidad de alimentación-Fr
De acuerdo con las diferentes condiciones de procesamiento, la herramienta PCD debe elegir la cantidad de alimentación adecuada. Si la cantidad de alimentación es demasiado grande, la rugosidad de la superficie se verá afectada, y si es demasiado pequeña, la temperatura de Corte aumentará;

(3) profundidad de corte-ap
Las herramientas PCD deben elegir la profundidad de corte adecuada de acuerdo con las diferentes técnicas de procesamiento. La profundidad de corte excesiva afectará la vida útil de la herramienta.

8. Áreas de aplicación comunes de herramientas PCD

(1) 3C industria: como los consumidores exigen más y más luz, delgada, corta, pequeña y de moda, la nueva tecnología basada en la digitalización de alta tecnología, inteligencia y redes: productos "3C" (computadora, comunicación, consumoelectrónica) sin cesar, la cantidad y variedad de productos es extremadamente rica. En el caso de los productos "3C", la aleación de aluminio de magnesio ha reemplazado gradualmente a ABS, PC y otros materiales. Con el desarrollo de la tecnología de comunicación 5G, los nuevos materiales cerámicos (zirconia) se utilizan cada vez más en las conchas traseras de teléfonos móviles y otros campos.

(2) Industria Automotriz: La aleación de aluminio se ha convertido en un material ideal para que la industria del transporte reduzca el peso. Hay muchos tipos de aleaciones de aluminio en el mercado, y el contenido de Si de pistones de automóviles, ruedas, faldas de motor, agujeros de pasadores y bloques de cilindros más de 10%, al mismo tiempo, adopta el método de operación de tubería, por lo que tiene altos requisitos en la dureza y la vida útil de la herramienta, Y el material compuesto de matriz metálica (MMC) y el material compuesto de fibra de carbono también se han aplicado al campo del automóvil. Velocidad y calidad de procesamiento.

(3) Industria aeroespacial: el material compuesto más común utilizado en la industria aeroespacial es CFRP (fibra de carbono W plástico fuerte). Los materiales compuestos de fibra de carbono representan actualmente aproximadamente la 50% de los materiales del fuselaje, y las herramientas de PCD son particularmente efectivas para ello. Las piezas típicas de CFRP son el larguero de la aeronave, así como los cojinetes, las piezas de la bomba y los manguitos hechos de este material de la pieza.