Tutvustage süsinikkiuga tugevdatud PEEK-materjalide toimivust ja sellest materjalist valmistatud osade konstruktsiooniomadusi, analüüsige selliste materjalide töötlemise raskusi, valige uurimisobjektideks polükristallilised teemanttööriistad ja muud tööriistad ning uurige polükristallilisi teemanttööriistu, mis põhinevad mitme materjali disainil. võrdlevad protsessikatsed. Teemanttööriistade kasutamine süsinikkiuga tugevdatud plastide (PEEK5600CF30) töötlemisel ja enamkasutatavate tööriistade töötlemisparameetrid.
1 Eessõna
Süsinikkiuga tugevdatud PEEK materjal parandab tõhusalt materjali kulumiskindlust ja mehaanilisi omadusi pärast süsinikkiu lisamist. See on spetsiaalne tehniline plastik, millel on suurepärane jõudlus. Nende hulgas muudavad PEEK5600CF30 materjali kõrge kulumiskindlus ja silmapaistvad mehaanilised omadused seda laialdaselt kasutatavaks õhukindlate tihendus- ja tugipositsioneerimisosade jaoks. PEEK5600CF30 materjalide treimisel on esinenud ka suuri probleeme, nagu tööriista kiire kulumine ja madal töötlemise efektiivsus. Kõrge täpsusega mõõtmete töötlemisel muutub tööriista kompensatsiooni väärtus suuresti ja töötlemise täpsust pole lihtne tagada. PCD (polükristalliline teemant) tööriistamaterjali eeliseks on tihe osakeste kombinatsioon, seda pole kerge murda ja kõrge kulumiskindlus. Pööramistööriistana võivad esi- ja taganurgad ulatuda suure väärtuseni ning lõikejõud on väike. See sobib mittemetalliliste materjalide töötlemiseks [1- 3].
2 Osade ehituslikud omadused ja töötlemise küsimused
Autoriüksuse poolt töödeldud väljaviskekonksu kulumist vähendav rõngas on valmistatud süsinikkiuga tugevdatud insenerplastist PEEK5600CF30. Osa seina paksus on 1 mm, sisemise ava ja välimise ringi Ra pinnakaredus on 1,6 μm ja välisringi läbimõõt on 30–55 mm. , pikkus on 1–10 mm, osa struktuur ja kolmemõõtmeline vaade on näidatud joonistel 1 ja 2.
pilt
Joonis 1 Hõõrdevastane rõnga struktuur
Joonis 2 Hõõrdevastase rõnga kolmemõõtmeline vaade
PEEK-i spetsiaalsete tehniliste plastide töötlemisel seisavad praegu silmitsi kolm suuremat probleemi: esiteks, karbiidtööriistade kasutamine töötlemisel, tööriista eluiga on äärmiselt kehv; teiseks ei saa osade mõõtmete täpsust ja pinna karedust töötlemise ajal tõhusalt tagada ning kvaliteedi stabiilsus on halb; kolmandaks treimine Töötlemise efektiivsus on madal ja lõikamisparameetrid vajavad optimeerimist [4, 5].
3 lahendust
3.1 PCD lõikeriistad
Üldine PCD tööriist koosneb kolmest osast: metalltööriist, PCD plaaster ja liimikiht. Joonisel 3 on kujutatud tüüpilise PCD tera struktuuri skemaatiline diagramm. Tsementeeritud karbiidmetallmaatriks ja PCD plaaster on ühendatud liimikihiga.
pilt
Joonis 3 PCD tööriist
PCD-tööriistade kvaliteedi määrab peamiselt PCD-plaastrite lihvimise kvaliteet ja PCD-plaastrite materjalikvaliteet. Praegu on suuremad kodumaised PCD-tööriistade tootjad suutnud saavutada PCD-materjalide lokaliseerimise ja täpsuse töötlemise. Seetõttu on kodumaiste PCD lõikeriistade hind langenud 1990. aastatel kättesaamatust põhimõtteliselt samale tasemele kui kvaliteetse karbiidi hind. Võrreldes imporditud PCD-tööriistadega on kodumaistel PCD-tööriistadel siiski mõned puudused, nagu ebastabiilne kvaliteet ja lühike kasutusiga. Mõned kodumaised PCD lõikeriistad kasutavad imporditud materjale. Kodumaiste töötlemistasemete tõttu jääb nende servatöötlustehnoloogia välisriikidest endiselt maha. Vastavalt materjali moodustavate teemandiosakeste suurusele jagatakse tavaliselt kasutatavad PCD materjalid klassidesse 20, 30 ja 30M. Mida suurem on osakeste suurus, seda suurem on materjali klass. Sarnaselt tsementeeritud karbiidi osakeste suurusele on suuremate osakeste kulumiskindlus parem ja need sobivad kõvemate materjalide töötlemiseks.
3.2 Tööriista valik
Võttes katseobjektiks PEEK5600CF30 tüüpilise detaili väljaviskekonksu kulumisvastase rõnga töötluse, kasutati töötlemiseks vastavalt karbiidtööriistu ja PCD tööriistu. Täheldati nende kahe kulumise ja kulumisväärtuse muutuste erinevust ning võrreldi nende kahe töötlemisparameetreid. Tera materjal, töötlemisseadmed ja töödeldud osade arv on näidatud tabelis 1.
Tabel 1 Tera materjal, töötlemisseadmed ja töödeldud osade arv
pilt
Tsementeeritud karbiidist sisetükkide töötlemisprotsessi käigus võib esineda kraatrite, külgede ja reha esikülje soonte kulumist. Tööriista kulumise algstaadiumis on lõikeserv süsinikkiu väljapressimise tõttu altid pragunemisele; reha pinnakate kahjustub kiiresti süsinikkiudmaterjali hõõrdumise mõjul ja tera maatriks kulub kiiresti, mistõttu serva tugevus väheneb veelgi ja lõikeserva kahjustus intensiivistub; tugevalt Kulumisetapis on tööriista külgpind tõsiselt kulunud ja tööriista otsa kaarekuju on kahjustatud (vt joonis 4), mille tagajärjeks on detailide töötlemise täpsuse vähenemine, tõsised äärikud ja pursked ning pinna kvaliteeti ei saa garanteerida.
pilt
Joonis 4 Tööriista otsa kaarekuju on kahjustatud
Joonisel 4 näidatud tera tera kaare raadiuse väärtus, mõõdetuna OLYMPUSe suure võimsusega elektronmikroskoobiga, on 0,34 mm ja kasutamata tera tipu raadius on 0,4 mm. Erinevus näitab, et tööriista otsa teoreetilise asendi hälve on -0,06 mm. Töötlemisel vastavalt esimese detaili töötlemisel mõõdetud tööriista otsa asendile tähendab see, et detaili töötlemise kontuuri viga on +0,06 mm. Võrreldes pilti hõõrdevastaste rõngaste osade seinapaksuse tolerantsi kohta millimeetrites, on see tolerants piisav, et põhjustada osade vanarauamist.
Pärast PCD polükristalliliste teemantlõiketööriistade kasutamist on tööriista kulumine tõhusalt paranenud. Samadel töötlemisajal ja lõiketingimustel on ainult tera harupinnal väike kulumisaste, lõikeserv on põhimõtteliselt terve ja tööriista otsa kaarekuju säilitab suure täpsuse (vt joonis 5), töötluse täpsus osasid on oluliselt täiustatud.
pilt
Joonis 5 Tööriista otsa kaarekuju säilitab suure täpsuse
Joonisel 5 on näidatud, et OLYMPUSe suure võimsusega elektronmikroskoobiga mõõdetud tera kaare raadius on 0,385 mm ja kasutamata tera tööriista otsa raadius on 0,4 mm. Erinevus näitab, et tööriista otsa teoreetilise asendi hälve on -0,015 mm. Töötlemisel vastavalt esimese detaili töötlemisel mõõdetud tööriista otsa asendile tähendab see, et detaili töötlemise kontuuri viga on +0,015 mm. Võrreldes pilti hõõrdevastaste rõngaste osade seinapaksuse tolerantsi kohta mm-des, on osad praegu veel kvalifitseeritud.
Selle testi kaudu saab järeldada, et karbiiddetailid ei sobi PEEK5600CF30 materjalide treimiseks ja PCD tööriistad sobivad PEEK5600CF30 materjalide treimiseks. 20. klassi PCD tööriistade kasutamine võib rahuldada vajadusi. Tegeliku töötlemise käigus valitud silindriline PCD treitööriist on näidatud joonisel 6.
pilt
Joonis 6 Väline PCD treitööriist
3.3 Töötlemise mõõtmete täpsuse vea analüüs
(1) Tööriista lõikejõu mõju hõõrdevastaste rõngaste töötlemisele. Kui detailide töötlemisel on koostatud CNC programm hõõrdevastaste rõngaste osade normaalsuuruse järgi, siis selgub, et sisemise ava ja välimise ringi kuju pärast töötlemist on kitsenev: pikkusel 1 0 kuni 12 mm, detaili sisemise ava varieeruvus on 0.04~0,05 mm ja välimise ringi variatsioon on 0,01~ 0,03 mm. Sisemise augu ja välimise ringi kuju on näidatud joonisel 7.
pilt
a) Osade teoreetiline seisund pärast töötlemist b) Osade tegelik seisund pärast töötlemist
Joonis 7 Sisemine ava ja välimise ringi kuju
Analüüsitakse põhjust, et detaili suuosa on madala jäikusega ning tööriist annab lõikeprotsessis järele. Pärast töötlemist ja silumist kompenseeritakse osade kitsenemine pärast töötlemist CNC-programmis, et paremini tagada töötlemise täpsus. Pärast osade proovitöötlust on sisemise ava lõikekoguse ja detailide teljesuunalise pikkuse vahel otsene seos. Aksiaalne suurus suureneb ja ava deformatsioon suureneb. Pärast koonuse kompenseerimist programmeerimisprotsessi ajal saab osade töötlemise täpsust tõhusalt parandada.
(2) Tööriista kulumise mõju osade mõõtmete täpsusele ja pinnakvaliteedile. Võttes näiteks hõõrdevastaste rõngaste osade töötlemise, on kohapeal kontrollitud olukord järgmine: pärast 40{{10}} tüki töötlemist tööriista tugeva kulumise tõttu, kui jätkab kasutamist, on soovitatav iga kord töödelda 50 tükki. Reguleerige tööriista kompensatsiooni väärtust ja kitsenemist üks kord ning reguleerige läbimõõdu väärtust iga kord 0,02 mm võrra. Töötlemistingimused on järgmised: kasutage PEEK5600CF30 baari varude töötlemiseks CTX310 CNC-tööpinki ja tööriist on kodumaine PCD-sisemise augu puurimistööriist. Töötlemisparameetrid: spindli pöörlemiskiirus 1800r/min, ettenihke kiirus 0,06mm/r, viimistlustöötlusvaru 0,05mm, pärast 700 kuni 800 tükki ei ole soovitatav jätkata kasutamist ning tööriista tuleb vahetada. Selle toimingu põhjuseks on lõikejõu suurenemine tööriista kulumise tõttu, mis omakorda mõjutab detaili mõõtmete täpsust ja pinna kvaliteeti. Tööriista nihke väärtust ja CNC programmi tuleb õigeaegselt kohandada, et tagada detailide töötlemise kvalifikatsioonimäär.
3.4 Lõikeparameetrid
Tabelis 2 on näidatud soovitatavad PCD-tööriistade klassid ja vastavad lõikeparameetrid. Selle parameetri kasutamise tingimused: Töötlemispink on CTX310 CNC-treipink, detaili seina paksus on suurem või võrdne 1 mm ja töötlemise välisringi läbimõõt on 30–50 mm. Lisaks pange tähele, et ülaltoodud PCD tera tootja on SECO (Seco) ja selle alusel saab peenhäälestada ka teiste kaubamärkide tööriista parameetreid.
Tabel 2 Soovitatavad PCD-tööriistade klassid ja vastavad lõikeparameetrid
