Iepazīstiniet ar oglekļa šķiedru pastiprinātu PEEK materiālu veiktspēju un no šī materiāla izgatavoto detaļu strukturālajām īpašībām, analizējiet grūtības šādu materiālu apstrādē, izvēlieties polikristāliskos dimanta instrumentus un citus instrumentus kā izpētes objektus un izpētiet polikristāliskos dimanta instrumentus, kuru pamatā ir vairāku veidu konstrukcija. salīdzinošie procesa eksperimenti. Dimanta instrumentu pielietojums oglekļa šķiedru armētas plastmasas (PEEK5600CF30) apstrādē un biežāk lietoto instrumentu apstrādes parametri.
1 Priekšvārds
Ar oglekļa šķiedru pastiprināts PEEK materiāls pēc oglekļa šķiedras pievienošanas efektīvi uzlabo materiāla nodilumizturību un mehāniskās īpašības. Tā ir īpaša inženiertehniska plastmasa ar izcilu veiktspēju. Tostarp PEEK5600CF30 materiāla augstā nodilumizturība un izcilās mehāniskās īpašības padara to plaši izmantotu hermētiskā blīvējuma un atbalsta pozicionēšanas daļās. Lielas problēmas ir radušās arī apgriežot PEEK5600CF30 materiālus, piemēram, ātrs instrumentu nodilums un zema apstrādes efektivitāte. Apstrādājot augstas precizitātes izmērus, instrumenta kompensācijas vērtība ievērojami mainās, un apstrādes precizitāti nav viegli garantēt. PCD (polikristāliskā dimanta) instrumentu materiāla priekšrocības ir blīva daļiņu kombinācija, to nav viegli salauzt un augsta nodilumizturība. Kā pagriešanas instruments priekšējais un aizmugurējais leņķis var sasniegt lielu vērtību, un griešanas spēks ir mazs. Tas ir piemērots nemetālisku materiālu apstrādei [1- 3].
2 Detaļu strukturālās īpašības un apstrādes jautājumi
Izmešanas āķa nodiluma samazināšanas gredzens, ko apstrādā autora vienība, ir izgatavots no oglekļa šķiedras pastiprinātas inženierplastmasas PEEK5600CF30. Detaļas sienas biezums ir 1 mm, iekšējā cauruma un ārējā apļa Ra virsmas raupjuma vērtība ir 1,6 μm, bet ārējā apļa diametrs ir 30–55 mm. , garums ir 1–10 mm, daļas struktūra un trīsdimensiju skats ir parādīti 1. un 2. attēlā.
bilde
1. attēls Pretberzes gredzena struktūra
2. attēls Antiberzes gredzena trīsdimensiju skats
Pašlaik ir trīs galvenās problēmas, ar kurām saskaras PEEK speciālās inženierplastmasas apstrāde: pirmkārt, karbīda instrumentu izmantošana apstrādei, instrumenta kalpošanas laiks ir ārkārtīgi slikts; otrkārt, apstrādes laikā nevar efektīvi garantēt detaļu izmēru precizitāti un virsmas raupjumu, un kvalitātes stabilitāte ir slikta; treškārt, virpošana Apstrādes efektivitāte ir zema un griešanas parametri ir jāoptimizē [4, 5].
3 risinājumi
3.1 PCD griešanas instrumenti
Vispārējs PCD rīks sastāv no trim daļām: metāla instrumenta, PCD plākstera un līmējošā slāņa. 3. attēlā ir shematiska diagramma tipiskai PCD asmens struktūrai. Cementētā karbīda metāla matrica un PCD plāksteris ir savienoti ar līmes slāni.
bilde
3. attēls PCD rīks
PCD instrumentu kvalitāti galvenokārt nosaka PCD ielāpu slīpēšanas kvalitāte un PCD ielāpu materiāla kvalitāte. Pašlaik lielākie vietējie PCD instrumentu ražotāji ir spējuši panākt PCD materiālu lokalizāciju un precīzu apstrādi. Tāpēc vietējo PCD griezējinstrumentu cena ir samazinājusies no nesasniedzamām 90. gadiem līdz būtībā tādai pašai kā augstas kvalitātes karbīdam. Tomēr, salīdzinot ar importētajiem PCD rīkiem, vietējiem PCD rīkiem joprojām ir daži trūkumi, piemēram, nestabila kvalitāte un īss kalpošanas laiks. Daži vietējie PCD griešanas instrumenti izmanto importētus materiālus. Iekšzemes apstrādes līmeņu dēļ to malu apstrādes tehnoloģija joprojām atpaliek no ārvalstīm. Atkarībā no dimanta daļiņu izmēra, kas veido materiālu, parasti izmantotie PCD materiāli tiek iedalīti 20, 30 un 30 M pakāpēs. Jo lielāks ir daļiņu izmērs, jo lielāka ir materiāla pakāpe. Līdzīgi kā cementēta karbīda daļiņu izmēram, lielāka izmēra daļiņām ir labāka nodilumizturība un tās ir piemērotas cietāku materiālu apstrādei.
3.2 Instrumenta izvēle
Par testa objektu ņemot tipiskas daļas, kas izgatavota no PEEK5600CF30, izmešanas āķa pretnodiluma gredzena apstrādi, apstrādei tika izmantoti attiecīgi karbīda instrumenti un PCD instrumenti. Tika novērota nodiluma un nodiluma vērtību izmaiņu atšķirība starp abiem, un tika salīdzināti abu apstrādes parametri. Asmens materiāls, apstrādes aprīkojums un apstrādāto detaļu skaits ir parādīts 1. tabulā.
1. tabula Asmens materiāls, apstrādes iekārtas un apstrādāto detaļu skaits
bilde
Cementētā karbīda ieliktņu apstrādes procesā var rasties krātera nodilums, sānu nodilums un grābekļa virsmas rievu nodilums. Sākotnējā instrumenta nodiluma stadijā griešanas mala ir pakļauta plaisāšanai oglekļa šķiedras ekstrūzijas dēļ; grābekļa virsmas pārklājums tiek strauji bojāts oglekļa šķiedras materiāla berzes ietekmē, un asmeņu matrica ātri nodilst, izraisot malas stiprības turpmāku samazināšanos un griešanas malu bojājumu pastiprināšanos; smagi Nodiluma stadijā instrumenta sānu virsma ir nopietni nolietojusies un instrumenta gala loka forma ir bojāta (sk. 4. attēlu), kā rezultātā samazinās detaļu apstrādes precizitāte, rodas nopietni atloki un urbumi, un virsmas kvalitāti nevar garantēt.
bilde
4. attēls Instrumenta uzgaļa loka forma ir bojāta
4. attēlā parādītā asmeņa instrumenta gala loka rādiusa vērtība, kas izmērīta, izmantojot OLYMPUS lieljaudas elektronu mikroskopu, ir 0,34 mm, un neizmantotā asmens gala rādiuss ir 0,4 mm. Atšķirība parāda, ka teorētiskā instrumenta gala stāvokļa novirze ir -0,06 mm. Apstrādājot atbilstoši instrumenta gala stāvoklim, kas izmērīts, apstrādājot pirmo daļu, tas nozīmē, ka detaļas apstrādes kontūras kļūda ir +0,06 mm. Salīdzinot attēlu ar pretberzes gredzena detaļu sienas biezuma pielaidi milimetros, šī pielaide ir pietiekama, lai detaļas tiktu nodotas metāllūžņos.
Pēc PCD polikristālisko dimanta griezējinstrumentu izmantošanas instrumenta nodilums ir efektīvi uzlabots. Vienādos apstrādes laikā un griešanas apstākļos tikai asmens grābekļa virsmai ir zema nodiluma pakāpe, griešanas mala pamatā ir neskarta, un instrumenta gala loka forma saglabā augstu precizitāti (sk. 5. attēlu), apstrādes precizitāte. daļas ir ievērojami uzlabotas.
bilde
5. attēls Instrumenta uzgaļa loka forma saglabā augstu precizitāti
5. attēlā parādīts, ka asmens instrumenta gala loka rādiuss, kas izmērīts, izmantojot OLYMPUS lieljaudas elektronu mikroskopu, ir 0,385 mm, bet neizmantotā asmens instrumenta gala rādiuss ir 0,4 mm. Atšķirība parāda, ka teorētiskā instrumenta gala stāvokļa novirze ir -0,015 mm. Apstrādājot atbilstoši instrumenta uzgaļa stāvoklim, kas izmērīts, apstrādājot pirmo daļu, tas nozīmē, ka detaļas apstrādes kontūras kļūda ir +0,015 mm. Salīdzinot attēlu ar pretberzes gredzena detaļu sienas biezuma pielaidi mm, detaļas joprojām ir kvalificētas.
Ar šo testu var secināt, ka karbīda ieliktņi nav piemēroti PEEK5600CF30 materiālu virpošanai, un PCD instrumenti ir piemēroti PEEK5600CF30 materiālu virpošanai. 20. pakāpes PCD rīku izmantošana var apmierināt vajadzības. Faktiskajā apstrādē izvēlētais cilindriskais PCD virpošanas rīks ir parādīts 6. attēlā.
bilde
6. attēls Ārējais PCD virpošanas rīks
3.3. Apstrādes izmēru precizitātes kļūdas analīze
(1) Instrumenta griešanas spēka ietekme uz pretberzes gredzenu apstrādi. Detaļu apstrādes laikā, ja CNC programma ir sastādīta atbilstoši pretberzes gredzenu detaļu normālajam izmēram, tiek konstatēts, ka iekšējā cauruma formai un ārējam aplim pēc apstrādes ir konuss: uz 1 garuma. 0 līdz 12 mm, detaļas iekšējā cauruma variācija ir 0.04~0,05 mm, un ārējā apļa variācija ir 0,01~ 0,03 mm. Iekšējā cauruma un ārējā apļa forma parādīta 7. attēlā.
bilde
a) Detaļu teorētiskais stāvoklis pēc apstrādes b) Detaļu faktiskais stāvoklis pēc apstrādes
7. attēls Iekšējā cauruma un ārējā apļa forma
Analizēts iemesls, ka detaļas mutes daļai ir zema stingrība, un instruments griešanas procesā piekāpjas. Pēc apstrādes un atkļūdošanas detaļu konuss pēc apstrādes tiek kompensēts CNC programmā, lai labāk nodrošinātu apstrādes precizitāti. Pēc detaļu izmēģinājuma apstrādes pastāv tieša saistība starp iekšējā cauruma griešanas apjomu un detaļu aksiālo garumu. Aksiālais izmērs palielinās un atveres deformācija palielinās. Pēc konusa kompensēšanas programmēšanas procesa laikā var efektīvi uzlabot detaļu apstrādes precizitāti.
(2) Instrumenta nodiluma ietekme uz detaļu izmēru precizitāti un virsmas kvalitāti. Ņemot par piemēru pretberzes gredzenu detaļu apstrādi, uz vietas pārbaudītā situācija ir šāda: pēc 40{{10}} gabalu apstrādes, stipra instrumenta nodiluma dēļ, ja turpina lietot, katru reizi ieteicams apstrādāt 50 gab. Vienreiz noregulējiet instrumenta kompensācijas vērtību un sašauriniet, un katru reizi pielāgojiet diametra vērtību par 0,02 mm. Apstrādes nosacījumi ir šādi: izmantojiet CTX310 CNC darbgaldu, lai apstrādātu PEEK5600CF30 stieņu materiālu, un rīks ir iekšzemes PCD iekšējo caurumu urbšanas rīks. Apstrādes parametri: vārpstas ātrums 1800r/min, padeve 0,06mm/r, apdares apstrādes pielaide 0,05mm, pēc 700 līdz 800 gabaliem nav ieteicams turpināt lietot, un instruments ir jāmaina. Šīs darbības iemesls ir tas, ka instrumenta nodiluma dēļ palielinās griešanas spēks, kas savukārt ietekmē detaļas izmēru precizitāti un virsmas kvalitāti. Instrumenta nobīdes vērtība un CNC programma ir savlaicīgi jāpielāgo, lai nodrošinātu detaļu apstrādes kvalifikācijas līmeni.
3.4. Griešanas parametri
2. tabulā ir norādītas ieteicamās PCD instrumentu kategorijas un atbilstošie griešanas parametri. Nosacījumi šī parametra izmantošanai: Apstrādes darbgalds ir CTX310 CNC virpa, detaļas sienas biezums ir lielāks vai vienāds ar 1 mm, un apstrādes ārējā apļa diametrs ir 30–50 mm. Turklāt, lūdzu, ņemiet vērā, ka iepriekš izmantotā PCD asmens ražotājs ir SECO (Seco), un citu zīmolu instrumentu parametrus var precīzi noregulēt, pamatojoties uz to.
2. tabula. Ieteicamās PCD instrumentu kategorijas un atbilstošie griešanas parametri
