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航空零部件

PCD刀具在航空航天領(lǐng)域的制造和修磨

星之球科技 來源:中國金屬加工在線2014-05-20 我要評論(0 )   

航空航天產(chǎn)品的不斷升級換代,尤其隨著各種復(fù)合材料和難加工材料的普遍使用,其加工技術(shù)也正逐步提高。目前,航空航天領(lǐng)域中越來越多地在使用PCD和PCBN材質(zhì)的刀具。PCD...

     航空航天產(chǎn)品的不斷升級換代,尤其隨著各種復(fù)合材料和難加工材料的普遍使用,其加工技術(shù)也正逐步提高。目前,航空航天領(lǐng)域中越來越多地在使用PCD和PCBN材質(zhì)的刀具。PCD刀具以超強(qiáng)的切削性能和耐用度以及高韌性獲得了一致的認(rèn)可和廣泛應(yīng)用,但也因為其高硬度導(dǎo)致的刀具刃磨困難一直困擾著眾多用戶,PCD刀具不僅開始的采購成本高,其后期的修磨成本也是很高的,并且一般修磨周期也比較長。因此,PCD 類刀具的制造和修磨一直是眾多刀具制造商和用戶共同關(guān)注的問題。

    德國斯來福臨集團(tuán)旗下專注于刀具磨床的生產(chǎn)商--德國WALTER(瓦爾特公司)和瑞士EWAG(伊瓦格公司)在過去的半個世紀(jì)中,不斷地開發(fā)和研制出針對不同的刀具材質(zhì)以及具備多種加工方式的各類CNC 設(shè)備,其技術(shù)多年來被市場公認(rèn)。德國WALTER 生產(chǎn)的Helitronic Diamond 設(shè)備,其獨(dú)特的“電解+ 磨削,合二為一”的功能和當(dāng)前PCD刀具的實際情況緊緊地貼合在一起。

    眾所周知,因為PCD刀具的價格因素,一般采用的都是將PCD刀片焊接在硬質(zhì)合金的基體上,因此從加工的效率上講,針對PCD材質(zhì)不管是電解還是磨削都是非常慢的。因此,WALTER的設(shè)備采用其獨(dú)特的雙端磨軸結(jié)構(gòu),在主軸1上安裝金剛石砂輪, 用其對刀具的硬質(zhì)合金部分進(jìn)行磨削來完成刀具的第2和第3后角,然后采用主軸2上的電解銅輪,用放電方式對刀具的第1后角以及輪廓進(jìn)行加工。電解加工的效率和質(zhì)量也在程序中進(jìn)行控制,分成4個步驟的粗精加工后的白光麻將表面質(zhì)量可以到達(dá)Ra0.1μm.但是在現(xiàn)實加工和修磨中PCD材質(zhì)的高硬度和高耐磨性給加工帶來了很大困難。多年來,市場上多數(shù)采用的電火花或化學(xué)加工以及激光加工技術(shù)往往更適合于刀具在粗加工場合的應(yīng)用,要想獲得最高級別的PCD的表面質(zhì)量,最理想的加工方式仍然離不開磨削。因此瑞士EWAE生產(chǎn)的Ewamatic Line無疑為實現(xiàn)PCD刀具最高加工精度提供了有力的保障。

    盡管EwamaticLine同樣綜合了磨削和電解的功能,但其在磨削上獨(dú)創(chuàng)的工藝隱形透視眼鏡技術(shù)確保了加工的可靠性和穩(wěn)定性。恒定磨削力的控制,使砂輪始終與被加工PCD面貼合,從而避免了因為磨削力的增加使砂輪過快磨損導(dǎo)致磨削結(jié)合面產(chǎn)生間隙,也避免了因為磨削力的減少使刀具表面質(zhì)量降低。同樣,加工PCD 材質(zhì)時的磨削比也非常小,所以加工時間相對會長一些,因此采用恒定磨削壓力的控制和保證,可使刀具刃口的精度和整個表面質(zhì)量得以保證。帶有6個磨軸的磨削主軸一次最多可以安裝12片砂輪,儼然是個小型的砂輪庫。同時帶有內(nèi)冷卻的高速主軸可以實現(xiàn)最高30000r/min的轉(zhuǎn)速。

    在PCD刀具加工中,不管是高速磨削還是蠕動磨削,其主軸都給予了高精度和可靠的保證??紤]到在磨削的過程中,砂輪表層往往會因為被堵住而鈍化,所以在Ewamatic上配備了砂輪修整和再銳利裝置,結(jié)合程序上的控制,及時地銳利砂輪,使得砂輪保持在鋒利狀態(tài),從而縮短了整個加工節(jié)拍最終提高了加工效率。WALTER和EWAG除了在各自的加工方式上存在著不同以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場合外,他們在長期致力于PCD刀具的磨制中也積累了很多的共性。因為他們知道在PCD刀具的加工過程中,機(jī)床本身的設(shè)計以及精度也是對最終刀具質(zhì)量的保證。

    因為PCD材質(zhì)的難加工性和耐磨性,所以在強(qiáng)大的磨削載荷情況下,機(jī)床的剛性就顯得特別重要。采用混凝土結(jié)構(gòu)的床身加上帶有專利設(shè)計的龍門框架結(jié)構(gòu),使得機(jī)床的承載能力和剛性發(fā)揮到了極致。直接驅(qū)動的各軸,大幅度提升了整千術(shù)道具個磨削過程并最終提高磨削效率。采用電子軸的工件夾持軸,其結(jié)構(gòu)避免了機(jī)械部件的磨損并減少了間隙的產(chǎn)生,提供了極高的回轉(zhuǎn)精度。磨削采用一次裝夾一次加工成形的方式,從而確保了刀具加工的圓周跳動小于5μm.

   機(jī)床提供的在線測量功能,更好地保證了刀具在加工時的精度控制,在加工PCD材質(zhì)時,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)刃口因為磨削力控制不當(dāng)而產(chǎn)生的微觀崩刃現(xiàn)象,所以采用在線測量功能就可以及時地發(fā)現(xiàn)缺陷并在一次裝夾的前提下保證加工質(zhì)量。

   PCD刀具只有采用了合適的設(shè)備并結(jié)合合理的刃磨方式才能確保刀具的加工質(zhì)量,只有綜合地考慮刀具在制造和修磨過程中所涉及到的諸多因素,才能得到高品質(zhì)的刀具,并最終減少刀具的使用成本,最終提高整體刀具的產(chǎn)品質(zhì)量。在此發(fā)展道路上,WALTER和EWAG會不懈努力,并結(jié)合市場的實際需求,為刀具磨削加工提供更多更好的方案和設(shè)備。

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