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          PCD直接壓制燒結技術的成功應用

          瀏覽量 :  530    發布時間 :  2017-07-03

                 近年來,復合材料鉆削刀具中,討論得最多的刀具創新是PCD直接壓制燒結技術。為理解這種概念,首先需要了解PCD及其以前的局限性。通常來說,在硬質合金層上附上扁片狀的PCD,在制作切削刀具時,將PCD用銅焊的方式焊接在刀具刀體上。

            這種方法有兩大缺點:1. 刀具槽型加工受限,因為是采用平片制作;2. 將平片焊接在刀具的銅焊接頭上距切削刃很近。如果溫度接近銅焊的熔點,那么加工中產生熱量,會使焊接接頭失效。

            戰略定位

            為了克服這些缺點,并充分利用PCD的優勢,采用PCD材料的直接壓制燒結技術,從戰略上專注制造PCD刀具毛坯。制作這類刀坯時,將金剛石粉裝入硬質合金刀具刀體上開的槽內,在高溫/高壓下將金剛石與硬質合金燒結成為一體,燒結好的刀具毛坯用銅焊的方式焊接在刀柄上。最終按照刀具刃形的設計要求,進行精密的刀具刃形加工。

            對于加工車間來說,這是一個好消息,因為燒結PCD的特性,可以使得在刀具加工時準確的定位PCD刀刃。此外,還可精確地制成螺旋式切削刃或其他復雜刃型,這是在使用焊接PCD平片時無法做到的。這種優化的刃形既可適應欠剛性設置,還可適應精密的穩定大批量加工。采用PCD直接壓制燒結技術,還能解決上述銅焊接頭失效的難題。誠然,直接壓制燒結刀具仍然有銅焊接頭--這僅僅位于刀柄偏上方的位置,離切削部位較遠,不受發熱的影響。

            特殊刀具刃型

            通常來說,PCD直接壓制燒結刀具具有鋒利的切削刃型,即使在加工耐磨料磨損性最大的復合材料時,也能保持鋒利的刃口。這種技術甚至還可進一步加強,例如強化刀具的圓角部分,以提高切削速度,而不影響表面質量或尺寸公差。

            對于加工復合材料和金屬疊層材料,PCD直接壓制燒結刀具可以采用微磨技術,以便加工高應力集中部位,還有助于保持鋒利度,延長刀具使用壽命。刀具鋒利的刃口切削合成纖維時,需要的推力小,可將加工缺陷(例如分層、基材熔融/軟化、纖維拉出及表面燒焦)減至最低。

            核心驅動力

            復合材料和零件加工工藝中,孔加工繼續占據主導地位。例如,航空工業中,在準備安裝復合材料機架和零件的緊固件時,需要花費大量的時間。即使采用最新的降低了裝配要求的統一結構,從加工效率和成本的角度看,鉆削仍然是主導因素。

            PCD鉆頭采用直接壓制燒結技術,切削刃可制成各種槽型,將進出孔位置的分層傾向減至最低,但應用方法仍然是刀具選型的一個主要因素。例如,使用自動進給設備時,PCD直接壓制燒結鉆頭(例如85或86 PT 系列CD10),采用PCD刃形保護設計,增加了加工過程的穩定性。此時,在切削刀具PCD刃口部分加了保護層,縮短了PCD外露部分的總長度。這樣可防止切削刃崩裂,從而延長刀具的使用壽命。這些鉆頭還可采用內冷方式,這種方式特別推薦用于加工鋁合金和/或鈦合金堆疊的復合材料。

            一次鉆削

            為了在加工CFRP(碳纖維增強塑料)或CFRP/金屬堆疊材料時縮短停機時間、改進孔的表面質量和孔徑誤差,采用優化鉆尖構型的直接壓制燒結技術PCD鉆頭和優化加工工藝是至關重要的。盡管人們希望使用一次性完成鉆孔的刀具以縮短生產時間,但是當要求很高的精度時,鉆孔時需要二次或者三次操作,即預鉆削、鉆削和鉸削。

            PCD直接壓制燒結刀具并非只用于孔加工,還可用于表面加工和邊緣加工工序。典型的實例是,由復合材料制成的飛機垂直尾翼,這種材料的邊緣加工難度相當大。但是,采用PCD直接壓制燒結技術的CoroMill? Plura立銑刀最適合這種加工,從而減少纖維碎裂現象,增加金屬去除率。

            從復合材料加工能力和降低成本的角度分析,PCD直接壓制燒結技術無疑都是最大的技術驅動力,對于各種應用,都具有巨大潛力和競爭優勢

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