超精金剛石刀具是實(shí)現(xiàn)模具超精加工的關(guān)鍵要素之一。本文對日本AlliedDiamond株式會社生產(chǎn)的UPC(UltraPrecisionCuttingTool)超精金剛石刀具的性能、超精切削不同工件材料時(shí)刀具的磨損狀態(tài)及加工實(shí)例作一介紹。
1.UPC超精金剛石刀具的性能
單晶金剛石具有碳原子間以共價(jià)鍵牢固結(jié)合的立方晶體結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)為3.567埃，結(jié)合原子間的距離為1.544埃。由于單晶金剛石原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將其作為刀具材料能獲得其它材料所不具備的優(yōu)異硬度和平滑、鋒利的切削刃。UPC超精金剛石刀具采用超精磨削技術(shù)制備，可最大限度地發(fā)揮材料特性，獲得平滑鋒利性與耐磨性兼?zhèn)涞那邢魅?，與超精加工機(jī)床匹配能實(shí)現(xiàn)高精度非球面形狀及微細(xì)形狀的超精加工。
為了滿足模具超精加工的要求，切削深度應(yīng)設(shè)定在納米級范圍內(nèi)。為此，對切削刀具的要求為：①刀尖圓弧半徑R達(dá)到數(shù)十納米的鋒利程度;②切削刃棱線的平滑度達(dá)到納米級水平。采用與刀尖圓弧半徑大小相同的切深進(jìn)行加工時(shí)，不易損傷工件的工作面，加工平穩(wěn)，排屑流暢，因工件彈性變形引起的切削厚度變化也極小，能實(shí)現(xiàn)超精加工。
2.UPC刀具加工不同工件材料的磨損狀態(tài)差異
金剛石刀具的熱化學(xué)磨損狀態(tài)根據(jù)被加工材料種類的不同而有很大差異。在超精密車床上使用刀尖角130°的直線切削刃超精金剛石車刀對無氧銅和純鋁進(jìn)行端面車削后，刀尖的磨損狀態(tài)表明，切削無氧銅的刀具前刀面產(chǎn)生了月牙洼磨損，但切削刃棱線仍保持鋒利狀態(tài);切削純鋁的刀具切削刃棱線磨損變?yōu)閳A弧刃，但前刀面未發(fā)現(xiàn)月牙洼磨損。從這些磨損狀態(tài)的差異可以看出各不相同的磨損機(jī)理：切削銅時(shí)，刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼磨損是由于銅的觸媒作用使金剛石氧化而引起的，而刀具切削刃棱線因與工件無間隙地完全接觸而未產(chǎn)生氧化磨損;切削鋁時(shí)，由于工作表面與刀具表面直接接觸而生成碳化鋁，工件材料被切削刃切除而使切削刃產(chǎn)生磨損，但因磨損擴(kuò)展方向與切削銅時(shí)相反(從切削刃向后刀面擴(kuò)展)，故不會產(chǎn)生前刀面的月牙洼磨損。
由于不同工件材料的熱化學(xué)現(xiàn)象不同，刀具的磨損狀態(tài)也不同，因此應(yīng)根據(jù)不同種類的工件材料來設(shè)計(jì)合理的刀具前角與后角。
江蘇伊斯達(dá)爾精密科技有限公司成立于2002年1月份，生產(chǎn)經(jīng)營地址無錫市惠山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)堰新路東59號，占地面積8000多平方米?，F(xiàn)有國內(nèi)、外(瑞士、日本、德國等)進(jìn)口的專用設(shè)備100多臺。公司主要生產(chǎn)聚晶人造金剛石(CVD、PCD/PCBN)刀具、軸承套圈刀具、金剛石軸承工裝、金剛石軸承耐磨器件、天然金剛石(ND)工具、超硬工具等。
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