超精金剛石刀具是實現(xiàn)模具超精加工的關鍵要素之一。本文對日本AlliedDiamond株式會社生產的UPC(UltraPrecisionCuttingTool)超精金剛石刀具的性能、超精切削不同工件材料時刀具的磨損狀態(tài)及加工實例作一介紹。
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鍵牢固結合的立方晶體結構，其晶格常數(shù)為3.567埃，結合原子間的距離為1.544埃。由于單晶金剛石原子結構的特點，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)涞那邢魅校c超精加工機床匹配能實現(xiàn)高精度非球面形狀及微細形狀的超精加工。
為了滿足模具超精加工的要求，切削深度應設定在納米級范圍內。為此，對切削刀具的要求為：①刀尖圓弧半徑R達到數(shù)十納米的鋒利程度;②切削刃棱線的平滑度達到納米級水平。采用與刀尖圓弧半徑大小相同的切深進行加工時，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理：切削銅時，刀具前刀面產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生氧化磨損;切削鋁時，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生磨損，但因磨損擴展方向與切削銅時相反(從切削刃向后刀面擴展)，故不會產生前刀面的月牙洼磨損。
由于不同工件材料的熱化學現(xiàn)象不同，刀具的磨損狀態(tài)也不同，因此應根據(jù)不同種類的工件材料來設計合理的刀具前角與后角。
江蘇伊斯達爾精密科技有限公司成立于2002年1月份，生產經營地址無錫市惠山經濟開發(fā)區(qū)堰新路東59號，占地面積8000多平方米。現(xiàn)有國內、外(瑞士、日本、德國等)進口的專用設備100多臺。公司主要生產聚晶人造金剛石(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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