Εισάγετε την απόδοση των υλικών PEEK ενισχυμένων με ανθρακονήματα και τα δομικά χαρακτηριστικά των εξαρτημάτων που κατασκευάζονται από αυτό το υλικό, αναλύστε τις δυσκολίες στην επεξεργασία τέτοιων υλικών, επιλέξτε εργαλεία πολυκρυσταλλικού διαμαντιού και άλλα εργαλεία ως ερευνητικά αντικείμενα και εξερευνήστε εργαλεία πολυκρυσταλλικών διαμαντιών με βάση το σχεδιασμό πολλαπλών συγκριτικά πειράματα διαδικασίας. Η εφαρμογή εργαλείων διαμαντιών στην επεξεργασία πλαστικών ενισχυμένων με ανθρακονήματα (PEEK5600CF30) και οι παράμετροι επεξεργασίας των εργαλείων που χρησιμοποιούνται συνήθως.
1 Πρόλογος
Το υλικό PEEK ενισχυμένο με ανθρακονήματα βελτιώνει αποτελεσματικά την αντοχή στη φθορά και τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού μετά την προσθήκη ανθρακονημάτων. Είναι ένα πλαστικό ειδικής μηχανικής με εξαιρετική απόδοση. Μεταξύ αυτών, η υψηλή αντοχή στη φθορά και οι εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες του υλικού PEEK5600CF30 το κάνουν να χρησιμοποιείται ευρέως σε εξαρτήματα αεροστεγής σφράγισης και τοποθέτησης στήριξης. Σημαντικά προβλήματα έχουν επίσης παρουσιαστεί κατά την περιστροφή υλικών PEEK5600CF30, όπως η γρήγορη φθορά του εργαλείου και η χαμηλή απόδοση επεξεργασίας. Κατά την επεξεργασία διαστάσεων υψηλής ακρίβειας, η τιμή αντιστάθμισης του εργαλείου αλλάζει πολύ και η ακρίβεια επεξεργασίας δεν είναι εύκολο να εγγυηθεί. Το υλικό εργαλείου PCD (πολυκρυσταλλικό διαμάντι) έχει τα πλεονεκτήματα του σφιχτού συνδυασμού σωματιδίων, του μη εύκολου στο σπάσιμο και της υψηλής αντοχής στη φθορά. Ως εργαλείο περιστροφής, η μπροστινή και η πίσω γωνία μπορούν να φτάσουν σε μεγάλη τιμή και η δύναμη κοπής είναι μικρή. Είναι κατάλληλο για επεξεργασία μη μεταλλικών υλικών [1- 3].
2 Δομικά χαρακτηριστικά και θέματα επεξεργασίας εξαρτημάτων
Ο δακτύλιος μείωσης της φθοράς του γάντζου εκτίναξης που επεξεργάζεται η μονάδα του συγγραφέα είναι κατασκευασμένος από πλαστικό μηχανικής ενισχυμένο με ίνες άνθρακα PEEK5600CF30. Το πάχος τοιχώματος του εξαρτήματος είναι 1mm, η τιμή τραχύτητας επιφάνειας της εσωτερικής οπής και του εξωτερικού κύκλου Ra είναι 1,6μm και η διάμετρος του εξωτερικού κύκλου είναι 30~55mm. , το μήκος είναι 1~10mm, η δομή του εξαρτήματος και η τρισδιάστατη όψη φαίνονται στο Σχήμα 1 και στο Σχήμα 2.
εικόνα
Σχήμα 1 Δομή δακτυλίου κατά της τριβής
Εικόνα 2 Τρισδιάστατη όψη του δακτυλίου κατά της τριβής
Υπάρχουν επί του παρόντος τρία μεγάλα προβλήματα που αντιμετωπίζει η επεξεργασία των πλαστικών ειδικής μηχανικής PEEK: πρώτον, η χρήση εργαλείων καρβιδίου για επεξεργασία, η διάρκεια ζωής του εργαλείου είναι εξαιρετικά κακή. Δεύτερον, η ακρίβεια διαστάσεων και η τραχύτητα της επιφάνειας των εξαρτημάτων δεν μπορούν να εγγυηθούν αποτελεσματικά κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας και η σταθερότητα ποιότητας είναι κακή. τρίτον, περιστροφή Η απόδοση επεξεργασίας είναι χαμηλή και οι παράμετροι κοπής πρέπει να βελτιστοποιηθούν [4, 5].
3 λύσεις
3.1 Εργαλεία κοπής PCD
Ένα γενικό εργαλείο PCD αποτελείται από τρία μέρη: μεταλλικό εργαλείο, επίθεμα PCD και συγκολλητικό στρώμα. Το σχήμα 3 είναι ένα σχηματικό διάγραμμα μιας τυπικής δομής λεπίδας PCD. Η μεταλλική μήτρα από καρβίδιο με τσιμέντο και το επίθεμα PCD συνδέονται με ένα συγκολλητικό στρώμα.
εικόνα
Εικόνα 3 Εργαλείο PCD
Η ποιότητα των εργαλείων PCD καθορίζεται κυρίως από την ποιότητα λείανσης των επιθεμάτων PCD και την ποιότητα του υλικού των επιθεμάτων PCD. Επί του παρόντος, μεγάλοι εγχώριοι κατασκευαστές εργαλείων PCD έχουν καταφέρει να επιτύχουν εντοπισμό και επεξεργασία ακριβείας των υλικών PCD. Ως εκ τούτου, η τιμή των εγχώριων εργαλείων κοπής PCD έχει πέσει από ανέφικτη τη δεκαετία του 1990 σε βασικά ίδια με το καρβίδιο υψηλής ποιότητας. Ωστόσο, σε σύγκριση με τα εισαγόμενα εργαλεία PCD, τα εγχώρια εργαλεία PCD εξακολουθούν να έχουν ορισμένες αδυναμίες, όπως ασταθή ποιότητα και μικρή διάρκεια ζωής. Ορισμένα εγχώρια εργαλεία κοπής PCD χρησιμοποιούν εισαγόμενα υλικά. Λόγω των εγχώριων επιπέδων επεξεργασίας, η τεχνολογία αιχμής επεξεργασίας τους εξακολουθεί να υστερεί σε σχέση με τις ξένες χώρες. Ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων του διαμαντιού που συνθέτουν το υλικό, τα συνήθως χρησιμοποιούμενα υλικά PCD χωρίζονται σε ποιότητες 20, 30 και 30M. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποιότητα του υλικού. Παρόμοια με το μέγεθος σωματιδίων του καρβιδίου με τσιμέντο, τα μεγαλύτερα μεγέθη σωματιδίων έχουν καλύτερη αντοχή στη φθορά και είναι κατάλληλα για την επεξεργασία σκληρότερων υλικών.
3.2 Επιλογή εργαλείου
Λαμβάνοντας την επεξεργασία του δακτυλίου κατά της φθοράς του γάντζου εκτίναξης ενός τυπικού εξαρτήματος από PEEK5600CF30 ως αντικείμενο δοκιμής, χρησιμοποιήθηκαν εργαλεία καρβιδίου και εργαλεία PCD για την επεξεργασία αντίστοιχα. Παρατηρήθηκαν οι διαφορές στις αλλαγές στην τιμή φθοράς και φθοράς μεταξύ των δύο και συγκρίθηκαν οι παράμετροι επεξεργασίας των δύο. Το υλικό λεπίδας, ο εξοπλισμός επεξεργασίας και ο αριθμός των επεξεργασμένων εξαρτημάτων φαίνονται στον Πίνακα 1.
Πίνακας 1 Υλικό λεπίδας, εξοπλισμός επεξεργασίας και αριθμός επεξεργασμένων εξαρτημάτων
εικόνα
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατεργασίας των ενθέτων τσιμεντοειδούς καρβιδίου, η φθορά του κρατήρα, η φθορά των πλευρών και η φθορά των αυλακώσεων στην επιφάνεια της τσουγκράνας είναι επιρρεπείς σε εμφάνιση. Στο αρχικό στάδιο της φθοράς του εργαλείου, η κοπτική άκρη είναι επιρρεπής σε ρωγμές λόγω της εξώθησης ινών άνθρακα. η επίστρωση της επιφάνειας της γκανιότας καταστρέφεται γρήγορα υπό την τριβή του υλικού από ανθρακονήματα και η μήτρα της λεπίδας φθείρεται γρήγορα, προκαλώντας περαιτέρω μείωση της αντοχής της ακμής και εντατικοποίηση της ζημιάς της κοπής. σε σοβαρή κατάσταση Στο στάδιο φθοράς, η πλευρική επιφάνεια του εργαλείου έχει φθαρεί σοβαρά και το σχήμα τόξου του άκρου του εργαλείου έχει καταστραφεί (βλ. Εικόνα 4), με αποτέλεσμα τη μείωση της ακρίβειας μηχανικής κατεργασίας των εξαρτημάτων, σοβαρές φλάντζες και γρέζια και η ποιότητα της επιφάνειας δεν είναι εγγυημένη.
εικόνα
Εικόνα 4 Το σχήμα τόξου του άκρου του εργαλείου είναι κατεστραμμένο
Η τιμή της ακτίνας τόξου του άκρου εργαλείου της λεπίδας που φαίνεται στο σχήμα 4, μετρημένη με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο υψηλής ισχύος OLYMPUS είναι 0,34 mm και η ακτίνα κορυφής της αχρησιμοποίητης λεπίδας είναι 0,4 mm. Η διαφορά δείχνει ότι η απόκλιση της θεωρητικής θέσης του άκρου του εργαλείου είναι -0,06mm. Κατά την επεξεργασία σύμφωνα με τη θέση του άκρου εργαλείου που μετράται κατά την επεξεργασία του πρώτου μέρους, σημαίνει ότι το σφάλμα περιγράμματος επεξεργασίας εξαρτήματος είναι +0,06 mm. Συγκρίνοντας την εικόνα της ανοχής πάχους τοιχώματος των εξαρτημάτων δακτυλίου αντιτριβής σε mm, αυτή η ανοχή είναι αρκετή για να προκαλέσει την απόρριψη των εξαρτημάτων.
Μετά τη χρήση εργαλείων κοπής πολυκρυσταλλικών διαμαντιών PCD, η φθορά του εργαλείου έχει βελτιωθεί αποτελεσματικά. Κάτω από τον ίδιο χρόνο επεξεργασίας και τις ίδιες συνθήκες κοπής, μόνο η επιφάνεια τσουγκράνας της λεπίδας έχει χαμηλό βαθμό φθοράς, η κοπτική άκρη είναι βασικά άθικτη και το σχήμα τόξου του άκρου εργαλείου διατηρεί υψηλή ακρίβεια (βλ. Εικόνα 5), την ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας των εξαρτημάτων έχει βελτιωθεί σημαντικά.
εικόνα
Εικόνα 5 Το σχήμα τόξου του άκρου εργαλείου διατηρεί υψηλή ακρίβεια
Το Σχήμα 5 δείχνει ότι η ακτίνα τόξου του άκρου του εργαλείου της λεπίδας που μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο υψηλής ισχύος OLYMPUS είναι 0,385 mm και η ακτίνα του άκρου εργαλείου της αχρησιμοποίητης λεπίδας είναι 0,4 mm. Η διαφορά δείχνει ότι η απόκλιση της θεωρητικής θέσης του άκρου του εργαλείου είναι -0,015mm. Κατά την επεξεργασία σύμφωνα με τη θέση του άκρου εργαλείου που μετράται κατά την επεξεργασία του πρώτου μέρους, σημαίνει ότι το σφάλμα περιγράμματος επεξεργασίας εξαρτήματος είναι +0,015 mm. Συγκρίνοντας την εικόνα της ανοχής πάχους τοιχώματος των εξαρτημάτων δακτυλίου κατά της τριβής σε mm, τα εξαρτήματα εξακολουθούν να πληρούν τα κριτήρια αυτή τη στιγμή.
Μέσω αυτής της δοκιμής, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι τα ένθετα καρβιδίου δεν είναι κατάλληλα για τόρνευση υλικών PEEK5600CF30 και τα εργαλεία PCD είναι κατάλληλα για τόρνευση υλικών PEEK5600CF30. Η χρήση εργαλείων PCD βαθμού 20 μπορεί να καλύψει τις ανάγκες. Το κυλινδρικό εργαλείο τόρνευσης PCD που επιλέχθηκε στην πραγματική επεξεργασία φαίνεται στο Σχήμα 6.
εικόνα
Εικόνα 6 Εξωτερικό εργαλείο τόρνευσης PCD
3.3 Ανάλυση σφάλματος ακρίβειας διαστάσεων επεξεργασίας
(1) Η επίδραση της δύναμης κοπής εργαλείου στην επεξεργασία των δακτυλίων κατά της τριβής. Κατά την επεξεργασία των εξαρτημάτων, εάν το πρόγραμμα CNC έχει καταρτιστεί σύμφωνα με το κανονικό μέγεθος των εξαρτημάτων δακτυλίου κατά της τριβής, διαπιστώνεται ότι το σχήμα της εσωτερικής οπής και ο εξωτερικός κύκλος μετά την επεξεργασία έχουν κωνικότητα: σε μήκος 1 0 έως 12 mm, Η διακύμανση της εσωτερικής οπής του εξαρτήματος είναι 0.04~0,05 mm και η διακύμανση του εξωτερικού κύκλου είναι 0,01~ 0,03 χλστ. Το σχήμα της εσωτερικής οπής και του εξωτερικού κύκλου φαίνεται στο σχήμα 7.
εικόνα
α) Θεωρητική κατάσταση εξαρτημάτων μετά την επεξεργασία β) Πραγματική κατάσταση εξαρτημάτων μετά την επεξεργασία
Εικόνα 7 Εσωτερική οπή και σχήμα εξωτερικού κύκλου
Ο λόγος που αναλύεται είναι ότι το στόμιο του εξαρτήματος έχει χαμηλή ακαμψία και το εργαλείο υποχωρεί κατά τη διαδικασία κοπής. Μετά την επεξεργασία και τον εντοπισμό σφαλμάτων, η κωνικότητα των εξαρτημάτων μετά την επεξεργασία αντισταθμίζεται στο πρόγραμμα CNC για να διασφαλιστεί καλύτερα η ακρίβεια επεξεργασίας. Μετά τη δοκιμαστική κατεργασία των εξαρτημάτων, υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ της ποσότητας κοπής της εσωτερικής οπής και του αξονικού μήκους των εξαρτημάτων. Το αξονικό μέγεθος αυξάνεται και η παραμόρφωση του στομίου αυξάνεται. Μετά την αντιστάθμιση της κωνικότητας κατά τη διαδικασία προγραμματισμού, η ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας των εξαρτημάτων μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά.
(2) Η επίδραση της φθοράς του εργαλείου στην ακρίβεια διαστάσεων και στην ποιότητα της επιφάνειας των εξαρτημάτων. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την επεξεργασία εξαρτημάτων δακτυλίου κατά της τριβής, η κατάσταση που επαληθεύτηκε επιτόπου είναι η εξής: μετά την επεξεργασία 40{{1{{0}} τεμαχίων, λόγω σοβαρής φθοράς εργαλείου, εάν συνεχίζει να χρησιμοποιείται, συνιστάται η επεξεργασία 50 τεμαχίων κάθε φορά. Ρυθμίστε την τιμή αντιστάθμισης εργαλείου και κωνικότητα μία φορά και προσαρμόστε την τιμή της διαμέτρου κατά 0,02 mm κάθε φορά. Οι συνθήκες επεξεργασίας είναι: χρησιμοποιήστε εργαλειομηχανή CNC CTX310 για την επεξεργασία του υλικού ράβδων PEEK5600CF30 και το εργαλείο είναι ένα οικιακό εργαλείο διάνοιξης εσωτερικής οπής PCD. Παράμετροι επεξεργασίας: ταχύτητα ατράκτου 1800r/min, ταχύτητα τροφοδοσίας 0,06mm/r, περιθώριο τελικής κατεργασίας 0,05mm, δεν συνιστάται η συνέχιση της χρήσης του μετά από 700 έως 800 τεμάχια και το εργαλείο πρέπει να αλλάξει. Ο λόγος για αυτή τη λειτουργία είναι ότι η δύναμη κοπής αυξάνεται λόγω της φθοράς του εργαλείου, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει την ακρίβεια διαστάσεων και την ποιότητα της επιφάνειας του εξαρτήματος. Η τιμή μετατόπισης εργαλείου και το πρόγραμμα CNC πρέπει να προσαρμοστούν έγκαιρα για να διασφαλιστεί ο ρυθμός πιστοποίησης της επεξεργασίας εξαρτημάτων.
3.4 Παράμετροι κοπής
Ο Πίνακας 2 δείχνει τους συνιστώμενους βαθμούς εργαλείων PCD και τις αντίστοιχες παραμέτρους κοπής. Προϋποθέσεις για τη χρήση αυτής της παραμέτρου: Η εργαλειομηχανή επεξεργασίας είναι ένας τόρνος CNC CTX310, το πάχος τοιχώματος του εξαρτήματος είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 1 mm και η διάμετρος του εξωτερικού κύκλου επεξεργασίας είναι 30~50 mm. Επιπλέον, σημειώστε ότι ο κατασκευαστής της λεπίδας PCD που χρησιμοποιήθηκε παραπάνω είναι η SECO (Seco) και οι παράμετροι εργαλείων άλλων επωνυμιών μπορούν να ρυθμιστούν με ακρίβεια σε αυτή τη βάση.
Πίνακας 2 Συνιστώμενες ποιότητες εργαλείων PCD και αντίστοιχες παράμετροι κοπής
