Rozluštění ultra-přesné technologie obrábění ultra-přesných diamantových nástrojů

Ultra-přesný diamant je jedním z klíčových prvků pro dosažení ultra-přesného obrábění forem. Tento článek představuje výkon ultrapřesných diamantových nástrojů UPC (UltraPrecisionCuttingTool) vyrobených společností Japan AlliedDiamond Co., Ltd., stav opotřebení nástroje při velmi přesném řezání různých materiálů obrobků a příklady zpracování.

1. Výkon ultrapřesných diamantových nástrojů UPC

Monokrystalový diamant má kubickou krystalovou strukturu, ve které jsou atomy uhlíku pevně spojeny kovalentními vazbami. Jeho mřížková konstanta je 3,567 angstromů a vzdálenost mezi vázanými atomy je 1,544 angstromů. Vzhledem k vlastnostem atomové struktury monokrystalického diamantu jej lze použít jako nástrojový materiál pro získání vynikající tvrdosti a hladkých, ostrých břitů, které jiné materiály nemají. Ultra-přesné diamantové nástroje UPC jsou připraveny ultra-přesnou technologií broušení, která může maximalizovat vlastnosti materiálu a získat řeznou hranu s hladkou ostrostí a odolností proti opotřebení. Lze jej kombinovat s ultrafinišujícími obráběcími stroji pro dosažení vysoce přesných asférických a jemných tvarů. Super zakončení.

Aby byly splněny požadavky na superdokončování forem, měla by být hloubka řezu nastavena v rozsahu nanometrů. Z tohoto důvodu jsou požadavky na řezné nástroje: ①Poloměr oblouku hrotu nástroje dosahuje ostrosti desítek nanometrů; ② Hladkost hřebene řezné hrany dosahuje úrovně nanometrů. Při zpracování se stejnou hloubkou řezu, jako je poloměr nosu nástroje, není snadné poškodit pracovní povrch obrobku, zpracování je stabilní, odvod třísek je hladký a změna tloušťky řezu způsobená elastickou deformací obrobku je také velmi malý, což může realizovat superdokončování.

2. Rozdíl ve stavu opotřebení různých materiálů obrobků zpracovávaných nástroji UPC

Stav termochemického opotřebení diamantových nástrojů se značně liší v závislosti na typu zpracovávaného materiálu. Po čelním soustružení bezkyslíkaté mědi a čistého hliníku pomocí superpřesného diamantového soustružnického nástroje s rovným břitem s úhlem špičky 130° na ultra-přesném soustruhu stav opotřebení hrotu nástroje ukazuje, že čelo čela nástroj pro řezání bezkyslíkaté mědi vytvořil Kráter půlměsíce se opotřebovává, ale linie hřebene řezné hrany zůstává ostrá; hřebenové opotřebení břitu nástroje pro řezání čistého hliníku se stává břitem kruhového oblouku, ale na čelní ploše není zjištěno žádné opotřebení srpkovitým kráterem. Z rozdílů v těchto stavech opotřebení lze vidět různé mechanismy opotřebení: při řezání mědi je kráterové opotřebení na čelní straně nástroje způsobeno oxidací diamantu katalytickým působením mědi a hřebenová linie řezu břit nástroje je díky obrobku úplný kontakt bez mezer bez oxidačního opotřebení; při řezání hliníku vzniká v důsledku přímého kontaktu mezi pracovní plochou a povrchem nástroje karbid hliníku a materiál obrobku je ostřím odebírán a ostří se opotřebovává. Směr opotřebení se však šíří a při řezání mědi Naopak (rozšířením od břitu k čelu hřbetu) srpkovité opotřebení čela čela nenastane.

Kvůli různým termochemickým jevům různých materiálů obrobku je stav opotřebení nástroje také odlišný, takže rozumné přední a zadní úhly nástroje by měly být navrženy podle různých typů materiálů obrobku.

3. Příklady ultrapřesného zpracování diamantových nástrojů UPC-R

UPC-R je ultra-přesný diamantový nástroj UPC s kruhovým břitem. Jeho typické použití je pro ultra-finišování forem asférických zrcadel, jako jsou DVD. Přesnost obrysu obloukové řezné hrany nástroje UPC-R je menší než 50 nm, což je nejvyšší přesnost na světě; oblouk R je pouze 5μm, což je také nejmenší na světě. Mezi hlavní body zpracování forem asférických zrcadel na CNC dvouosých ultra-přesných obráběcích strojích s ultra-přesnými diamantovými nástroji UPC-R patří: ①Jak nepřetržitě formovat tenké a stabilní třísky a plynule je vypouštět; ②Obrobek by měl mít vysokou úroveň dynamického vyvážení při otáčení. ③Obrobek lze přesně vycentrovat; ④ Stabilní přívod řezné kapaliny atd. Protože termochemická reakce během zpracování oceli způsobí grafitizaci diamantu a jeho rozptýlení do obrobku, diamantové nástroje UPC nejsou vhodné pro superdokončování ocelových forem. Pokud je však povrch ocelové formy bezproudově pokoven niklovým povlakem o tloušťce desítek mikronů až stovek mikronů, lze pro ultradokončování použít diamantové nástroje UPC. Pokud jde o kvalitu povlaku, zvolte amorfní povlak, který nevytváří krystalické strukturální defekty, jako je poréznost a segregace.

4. Příklady ultra-přesného zpracování diamantových nástrojů UPC-T

UPC-T je ultra-přesný diamantový nástroj UPC s trojúhelníkovými řeznými hranami, který se používá hlavně pro ultradokončování forem difrakční mřížky, jako jsou formy na Fresnelovy čočky a světlovodné desky z tekutých krystalů.

V posledních letech se rychle rozvíjí vysoká přesnost, miniaturizace a integrace optických komponent. Od asférických čoček po Fresnelovy čočky, které mohou být tenké, lehké a integrované, požadavky na technologii ultrafinišování rostou. vysoký. Tento režim zpracování je příkladem použití ultrapřesného diamantového nástroje UPC-T pro superfinišování části s jemnou mřížkou a asférického tvaru. Proto se vyžaduje, aby řezná hrana soustružnického nástroje měla řeznou hranu R <100nm and excellent cutting performance. The cutting edge of UPC-T's tip is a small cutting edge of 50nm, which can realize super finishing.

Obrábění forem pomocí ultrapřesných diamantových nástrojů se vyvinulo v nepostradatelnou metodu zpracování při zpracování forem na čočky. V budoucnu, se zlepšováním kvality forem a stále se zvyšující poptávkou trhu po vysoce přesných a multifunkčních lisovaných dílech, stejně jako rostoucí poptávkou po zpracování forem v lékařské a biologické oblasti, bude vývoj nových nástrojů bude nadále propagován