聚晶金剛石(PCD)刀具通常用于極端條件下的切削加工,而采用新技術(shù)對(duì)于有效提高其加工性能至關(guān)重要。2011年10月中旬在美國召開的“PCD Days”研討會(huì)探討了PCD刀具技術(shù)的一些新進(jìn)展,包括PCD刀具的直接燒結(jié)、制備更強(qiáng)韌的切削刃、制造能更有效散熱的PCD刀具,以及更有效地測量PCD切削刃等。
這次為期3天的研討會(huì)由Vollmer美國公司贊助,該公司生產(chǎn)用于加工和重磨PCD刀具的放電加工(EDM)機(jī)床和工具磨床,以及采用硬質(zhì)合金刀尖和高速鋼材質(zhì)的帶鋸條。共有70余家北美PCD刀具制造商與會(huì)。在第二天的會(huì)議中,一些主要的PCD材料制造商介紹了一些最近的技術(shù)進(jìn)展。
例如,Sii Mega金剛石公司的產(chǎn)品線和業(yè)務(wù)經(jīng)理Matt Collier介紹了如何將PCD直接燒結(jié)到與刀體相連的刀頭上,形成所需的刀具廓形。該方法無需將PCD復(fù)合片釬焊到刀頭上,消除了釬焊接頭在切削高溫下軟化失效的可能性。在一些條件嚴(yán)苛的加工中(如銑削碳纖維增強(qiáng)塑料航空零部件),與傳統(tǒng)的釬焊式PCD刀具相比,該公司V-Tec工藝生產(chǎn)的PCD刀具可將切削速度提高1.5倍,進(jìn)給率提高10倍以上。
元素六(Element Six)公司區(qū)域技術(shù)經(jīng)理Stephen Kelly介紹了該公司新開發(fā)的PCD刀具牌號(hào)——WPC102。該牌號(hào)采用多層結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了抗切屑沖擊能力,大大提高了切削刃的強(qiáng)韌性,與普通的PCD牌號(hào)相比,其切削性能明顯改善,放電加工時(shí)間可縮短40%。這種PCD新牌號(hào)由厚度為350μm的復(fù)合PCD基底層、厚度為20μm的PCD中間層和厚度為30μm的頂部金屬層構(gòu)成。據(jù)介紹,WPC102非常適合以切削刃崩刃為刀具主要失效模式的加工場合,包括加工碳纖維增強(qiáng)塑料,以及微觀和宏觀斷續(xù)切削。
許多先進(jìn)工件材料都是不良熱導(dǎo)體,刀具加工時(shí)可能會(huì)受到切削高溫的有害影響。金剛石創(chuàng)新公司(Diamond Innovations Inc.)應(yīng)用開發(fā)專家Dwight Dyer論述了Compax 1200 PCD牌號(hào)的特性。他指出,其1.5μm的晶粒尺寸有效提高了散熱能力,在切削難加工材料(如Ti6Al4V)的測試中改進(jìn)了切削性能。
美國超硬材料公司(American Superabrasives Corp.)銷售經(jīng)理Mike Mustin論述了為刀具制造商提供了持續(xù)增長市場機(jī)會(huì)的PCBN材料。他指出,將PCBN刀具牌號(hào)正確應(yīng)用于特定的加工主要取決于該牌號(hào)的CBN和結(jié)合劑含量、切削刃制備方式和機(jī)床剛性。另一個(gè)需要關(guān)注的問題是CBN顆粒的分布。正在開發(fā)的PCBN刀具牌號(hào)的結(jié)合劑與CBN顆粒含量比例更均衡,具有更高的強(qiáng)度和可靠性。
除了PCD制造商的介紹以外,密歇根州立大學(xué)教授Viktor Astakhov博士概述了決定PCD刀具能否成功應(yīng)用于加工的多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的要素。他強(qiáng)調(diào),采用一種系統(tǒng)的方法可將切削工藝的方方面面結(jié)合到一起。
在另一篇報(bào)告中,刀具檢測儀器制造商Zoller公司產(chǎn)品經(jīng)理Werner Lueken描述了為應(yīng)對(duì)制造更環(huán)保、更節(jié)能產(chǎn)品的壓力,對(duì)精密刀具測量日益增長的市場需求。Zoller公司提供各種檢測PCD刀具和鋸片的精密量儀,其直徑測量精度可達(dá)1μm。
Vollmer公司PCD部門經(jīng)理和會(huì)議組織者Scott Ries表示,該公司“不僅非常重視向客戶提供加工機(jī)床解決方案的能力,而且也十分重視提供刀具材料和其他加工資源。我認(rèn)為,本次研討會(huì)的與會(huì)者證明,這是對(duì)我們的客戶很有價(jià)值的做法?!?br />
Vollmer公司在會(huì)上展示了用于PCD刀具成形、刃磨和重磨的EDM機(jī)床,包括QXD 200型旋轉(zhuǎn)放電加工機(jī)床和QWD 760型線切割機(jī)床。此外,還介紹了用QXD機(jī)床刃磨PCD刀具切削刃的相關(guān)信息。