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木工刀具技术——超硬金刚石木工刀具应用

导读:
金刚石木工刀具刀刃很容易损坏,当刀刃不工作时用橡胶或塑料帽将刀刃保护起来,当金刚石木工刀具不在机床上工作的时候,应将金刚石刀具放置在单独的刀具包装盒内。

金刚石木工刀具使用注意事项

1、金刚石木工刀具刀刃很容易损坏,当刀刃不工作时用橡胶或塑料帽将刀刃保护起来,当金刚石木工刀具不在机床上工作的时候,应将金刚石刀具放置在单独的刀具包装盒内。

2、在检查和安装时尽可能用光学仪器。在检测时用铜垫片或塑料制品放在金刚石刀具和千分尺或高度尺之间,这样能避免刀刃损坏,提高刀具寿命。

3、不要在静止状态下让金刚石木工刀具与工件接触和正在切削时停机。

4、高速可以减小刀刃的压力;低速则相反,至使于刀具寿命缩短,故宜用于高速切削。

5、振动同样减小刀具寿命,所以加工要有好的工作环境。即机床、工件、夹具和系统刚性要好,切削加工中出现明显振动时,应立即停车、改进后再切削。

6、人造的超硬材料(CBN和PCD),刀具的寿命一般为硬质合金刀具的5~300倍。但这与设备、加工方法及加工材料的硬度等有关系,同时,还要通过使用,在不断掌握经验的基础上,才能实现刀具最长寿命。

7、超硬材料是天然金刚石、人造聚晶金刚石(PCD)、化学气相沉积金刚石(CVD)、立方氮化硼(PCBN)的总称。

8、超硬材料总体硬度很高但内部差异很大、建议使用者使用前充分了解各种材料的机械物理性能,以免不必要的损失和浪费。

9、超硬材料木工刀具既硬又脆,任何冲击及碰撞都可能造成损坏。

10、超硬材料与刀体金属的热膨胀系数不同,切削过程中骤然或断续的冷却会造成刀片的裂纹导致报废。

11、水基冷却液可导致CBN材料强度下降应引起注意。

12、不具有专用设备和专业技术请不要试图修磨超硬材料刀具,普通方法修磨只会造成刀具的损坏。

13、装夹牢固是刀具使用的常识,这一点对超硬材料刀具尤其重要。

木工刀具技术——超硬金刚石木工刀具应用

PCD复合金刚石超硬圆锯片

应用:用于往复锯、裁板锯或电子开料锯;板式家具开料用,刨花板、中纤板、防火板等。

特点:日本进口锯板,ELEMENTSIX(元素6)刀头,锯板稳定性强,金刚石刀头更能耐磨,可以最大发挥电子开料锯生产效率高的优势。

优势:金刚石是目前世界上最硬的刀具材料,比硬质合金材料硬50-150倍,木业加工中,尤其刨花板,贴面板,高中密度板,中纤板,防火板,木地板等含杂质及高硬度材料,目前最好的合金锯片使用半天或者一天都必须拆下磨刀,每天频繁换刀严重影响生产,锯片成本也大幅提升,同时,降低了产品的加工质量。PCD金刚石锯片具有硬度高,耐磨性能超强,并具有高韧性,高耐热等特性,其使用寿命是硬质合金锯片的50倍,一张PCD金刚石超硬锯片胜过50张进口合金锯片,PCD耐酸性强,刀口不易钝化,更锋利,切割质量好,减少每天换刀磨刀时间,减少生产成本,提高加工质量及效率。PCD金刚石锯片是当今高精度加工行业最具竞争力的切割工具,是产品转型升级的发展方向。

性能介绍

(1) 高的硬度和耐磨性

聚晶金刚石的硬度高达10000HV左右,是目前世界上人造物质中最硬的材料,比硬质合金及工程陶瓷的硬度高得多,由于聚晶金刚石硬度极高,并且各向同性,因而具有极佳的耐磨性。

(2) 摩擦系数低

聚晶金刚石与一些有色金属的摩擦系数比其它材料都低,约为硬质合金的1/2左右。低的摩擦系数不仅使变形和切削力降低,而且使切削时不产生积屑瘤,因而降低了加工表面粗糙度。

(3) 导热率高

聚晶金刚石的导热率很高,比银、铜还要好,比一般硬质合金高得多,因此在切削过程中切削热容易散出,故切削温度较低。

(4) 加工精度高

由于聚晶金刚石刀具具有较低的热膨胀系数和很高的弹性模量,因而在切削过程中刀具不易变形,在切削力的作用下刀具能保持其原始参数,长期保持锋利,切削精度高。所以使用PCD刀具进行加工时,可以减小切削力和降低切削温度,提高刀具耐用度和切削率,获得良好的加工表面。

木工刀具技术——超硬金刚石木工刀具应用

加工工艺介绍

磨削加工

鉴于聚晶金刚石的高硬度和耐磨性,其磨削加工主要有金刚石砂轮磨削、放电磨削和电解磨削等方式,其中最简单、有效的磨削加工方式是金刚石砂轮磨削。在实际加工过程中,也可根据需求采用不同磨削方式组合加工。

(1) 金刚石砂轮磨削

金刚石砂轮磨削加工聚晶金刚石时,在砂轮和工件之间的接触压力和磨削力较大,要求磨削加工系统具有足够的刚度和高精度。近年来,许多国家都在研制和发展磨削加工聚晶金刚石(也包括聚晶立方氮化硼)的专用磨床和砂轮。如日本大阪金刚石工业公司研制的CPG系列高刚度金刚石工具精密磨床和CP系列高效专用金刚石砂轮

(2) 聚晶金刚石的ELID镜面磨削

在线电解修整砂轮(ELID)精密镜面磨削技术是日本理化学研究所大森整博士八十年代末期开发的超精密加工新技术。其基本原理是在磨削过程中,利用非线性电解修整作用和金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化物绝缘层对电解抑制作用的动态平衡,对砂轮进行连续修锐修整,使砂轮磨粒获得恒定的突出量,从而使砂轮始终以最佳磨削状态连续进行加工,它适用于硬脆材料的精密镜面磨削。用金属结合剂的金刚石砂轮和ELID精密镜面磨削技术加工聚晶金刚石可以得到很好的效果,是一种聚晶金刚石精密加工的新途径,具有很大的推广价值和应用前景。

(3) 电火花磨削

电火花加工过程中脉冲发生器的特性非常重要,特别是加工PCD材料,PCD具有一定的导电率、好的导热率和很高的熔点,因此传统的电火花加工聚晶金刚石非常困难。

电火花磨削PCD的蚀除机理包括:金刚石的气化、金刚石的氧化、金刚石向石墨和非晶碳的转化、电火花放电产生的抛出力作用、热应力在金刚石表面产生微裂纹以及金刚石晶粒的断裂破碎等。其中金刚石的石墨化在电火花抛光金刚石膜的过程中起关键作用,不仅起导电作用,维持放电通道的存在,使金刚石膜凸出尖峰顶部得以气化,而且金刚石的石墨化—氧化过程不断地进行,从而将金刚石蚀除。电火花加工和电火花磨削加工聚晶金刚石是高效低成本的加工方法,但是,它们不能有效地加工大面积的聚晶金刚石。

木工刀具技术——超硬金刚石木工刀具应用

研磨加工

聚晶金刚石常用的研磨加工主要有三种方法:一种是使用树脂结合剂细粒度的金刚石砂轮进行精密研磨;另一种是使用淬火的高硬度钢盘(或玛瑙盘),并且不加任何磨料直接进行研磨加工;还有一种是使用高速旋转的铸铁盘,辅之以金刚石微粉进行研磨加工。研磨加工可作为聚晶金刚石的精抛工艺,是制造聚晶金刚石工具的重要一环。

(1) 聚晶金刚石的金刚石砂轮研磨加工

金刚石砂轮研磨加工聚晶金刚石与砂轮磨削加工类似,只是选择砂轮的型号不同,研磨一般选用浓度为50%- 70%,粒度为W40- W7的树脂结合剂的砂轮。采用金刚石砂轮研磨加工聚晶金刚石时,由于砂轮中金刚石磨粒对PCD材料的研磨实质上是两种硬度、性质相近的物体之间相互作用的过程,与传统的研磨过程具有本质的区别,所以PCD研磨机理、研磨工艺具有自身的特点。

(2) 聚晶金刚石的高速钢盘研磨加工

高速钢盘研磨加工聚晶金刚石,其基本原理是PCD工件在一定的压力下与高速旋转的高速钢盘之间发生摩擦,产生摩擦热,使滑动界面的温度升高,滑动界面(研磨面)上产生的高温,有利于PCD中滑动界面的金刚石晶粒产生氧化、石墨化、扩散、粘结以及热应力破碎等,从而达到研磨的目的。

由金刚石的化学性质可知,一些金属元素能与其产生化学反应,促使其解体。如果研磨盘本身材料中含有上述金属元素成分,会促使研磨滑动界面的金刚石产生扩散、粘结、热蚀等作用,有助于提高研磨加工的效率。但研磨滑动界面的温度不宜过高,否则会影响研磨加工表面质量。

(3) 聚晶金刚石的磨料研磨加工

聚晶金刚石的磨料研磨加工是传统的加工方法之一,在磨料研磨加工过程中,晶粒的解理性脆断是研磨PCD过程中主要的去除方式之一;锋利的磨粒以很高的速度和适当的压力划过PCD,在金刚石晶粒表面产生大量的损伤性划痕,这些划痕可以分为塑性划痕和脆性划痕,这种方式也是PCD材料重要的机械去除方式。除此以外还有石墨化去除、热蚀去除、扩散去除、氧化去除等多种热化学去除方式,但热化学去除方式在研磨PCD材料去除中不占主要地位。磨料研磨加工精度较高,但效率极低。但当辅助以超声进行研磨时,效率会大大提高。

 

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