Supažindinti su anglies pluoštu armuotų PEEK medžiagų eksploatacinėmis savybėmis ir iš šios medžiagos pagamintų dalių konstrukcinėmis charakteristikomis, išanalizuoti sunkumus apdorojant tokias medžiagas, pasirinkti polikristalinius deimantinius įrankius ir kitus įrankius kaip tyrimo objektus ir ištirti polikristalinius deimantinius įrankius, pagrįstus kelių dalių konstrukcija. lyginamieji proceso eksperimentai. Deimantinių įrankių taikymas apdirbant anglies pluoštu armuotą plastiką (PEEK5600CF30) ir dažniausiai naudojamų įrankių apdirbimo parametrai.
1 Pratarmė
Anglies pluoštu sustiprinta PEEK medžiaga efektyviai pagerina medžiagos atsparumą dilimui ir mechanines savybes, pridėjus anglies pluošto. Tai specialus inžinerinis plastikas, pasižymintis puikiomis savybėmis. Be to, dėl didelio atsparumo dilimui ir išskirtinių mechaninių PEEK5600CF30 medžiagų savybių ji plačiai naudojama sandariose sandarinimo ir atraminėse dalyse. Sukant PEEK5600CF30 medžiagas taip pat iškilo didelių problemų, tokių kaip greitas įrankių nusidėvėjimas ir mažas apdorojimo efektyvumas. Apdorojant didelio tikslumo matmenis, įrankio kompensavimo vertė labai pasikeičia, o apdorojimo tikslumą nėra lengva garantuoti. PCD (polikristalinio deimanto) įrankių medžiagos pranašumai yra sandarus dalelių derinys, nesunku sulaužyti ir didelis atsparumas dilimui. Kaip tekinimo įrankis, priekinis ir galinis kampai gali pasiekti didelę vertę, o pjovimo jėga yra maža. Jis tinka nemetalinėms medžiagoms apdoroti [1- 3].
2 Dalių konstrukcinės charakteristikos ir apdorojimo klausimai
Išmetimo kablio nusidėvėjimą mažinantis žiedas, apdirbtas autoriaus padalinyje, pagamintas iš anglies pluoštu sustiprinto inžinerinio plastiko PEEK5600CF30. Dalies sienelės storis yra 1 mm, vidinės skylės ir išorinio apskritimo Ra paviršiaus šiurkštumo vertė yra 1,6 μm, o išorinio apskritimo skersmuo yra 30–55 mm. , ilgis yra 1–10 mm, dalies struktūra ir trimatis vaizdas parodytas 1 ir 2 paveiksluose.
paveikslėlį
1 pav. Antifrikcinio žiedo struktūra
2 pav. Trimatis antifrikcinio žiedo vaizdas
Šiuo metu apdorojant PEEK specialius inžinerinius plastikus susiduriama su trimis pagrindinėmis problemomis: pirma, apdirbimui naudojami karbidiniai įrankiai, įrankio tarnavimo laikas yra labai prastas; antra, apdorojimo metu negalima veiksmingai garantuoti dalių matmenų tikslumo ir paviršiaus šiurkštumo, o kokybės stabilumas yra prastas; trečia, tekinimas Apdorojimo efektyvumas mažas, todėl reikia optimizuoti pjovimo parametrus [4, 5].
3 sprendimai
3.1 PCD pjovimo įrankiai
Bendrą PCD įrankį sudaro trys dalys: metalinis įrankis, PCD pleistras ir lipnus sluoksnis. 3 paveiksle yra tipinės PCD ašmenų struktūros schema. Cementuoto karbido metalo matrica ir PCD pleistras yra sujungti lipniu sluoksniu.
paveikslėlį
3 pav. PCD įrankis
PCD įrankių kokybę daugiausia lemia PCD pleistrų šlifavimo kokybė ir PCD pleistrų medžiagų kokybė. Šiuo metu pagrindiniai vietiniai PCD įrankių gamintojai sugebėjo lokalizuoti ir tiksliai apdoroti PCD medžiagas. Todėl vietinių PCD pjovimo įrankių kaina sumažėjo nuo nepasiekiamų 1990-aisiais iki iš esmės tokios pačios kaip aukštos kokybės karbido. Tačiau, palyginti su importuotais PCD įrankiais, vietiniai PCD įrankiai vis dar turi tam tikrų trūkumų, tokių kaip nestabili kokybė ir trumpas tarnavimo laikas. Kai kuriuose vietiniuose PCD pjovimo įrankiuose naudojamos importuotos medžiagos. Dėl vidaus perdirbimo lygio jų krašto apdorojimo technologija vis dar atsilieka nuo užsienio šalių. Pagal deimantų dalelių, sudarančių medžiagą, dydį, dažniausiai naudojamos PCD medžiagos skirstomos į 20, 30 ir 30M klases. Kuo didesnis dalelių dydis, tuo didesnė medžiagos klasė. Panašiai kaip ir cementuoto karbido dalelių dydis, didesnio dydžio dalelės turi didesnį atsparumą dilimui ir yra tinkamos apdirbti kietesnes medžiagas.
3.2 Įrankio pasirinkimas
Atsižvelgiant į tipinės dalies, pagamintos iš PEEK5600CF30, išstūmimo kablio anti-dėvėjimo žiedo apdorojimą kaip bandymo objektą, apdorojimui buvo naudojami atitinkamai karbido įrankiai ir PCD įrankiai. Buvo pastebėtas nusidėvėjimo ir nusidėvėjimo vertės pokyčių skirtumas tarp šių dviejų ir palyginti jų apdorojimo parametrai. Ašmenų medžiaga, apdirbimo įranga ir apdorotų dalių skaičius pateikti 1 lentelėje.
1 lentelė Peilių medžiaga, apdirbimo įranga ir apdorotų dalių skaičius
paveikslėlį
Cementuoto karbido įdėklų apdirbimo metu gali susidėvėti krateris, šonas ir griovelio paviršius. Pradiniame įrankio susidėvėjimo etape pjovimo briauna yra linkusi įtrūkti dėl anglies pluošto išspaudimo; grėblio paviršiaus danga greitai pažeidžiama dėl anglies pluošto medžiagos trinties, o ašmenų matrica greitai dyla, todėl krašto stiprumas dar labiau sumažėja, o pjovimo briaunos pažeidimai sustiprėja; stipriai Susidėvėjimo stadijoje įrankio šoninis paviršius yra labai susidėvėjęs, o įrankio antgalio lanko forma yra pažeista (žr. 4 pav.), todėl sumažėja dalių apdirbimo tikslumas, atsiranda rimtų flanšų ir įtrūkimų bei paviršiaus kokybė negali būti garantuota.
paveikslėlį
4 pav. Pažeista įrankio antgalio lanko forma
4 paveiksle parodyta ašmenų įrankio galiuko lanko spindulio vertė, išmatuota naudojant OLYMPUS didelės galios elektroninį mikroskopą, yra 0,34 mm, o nenaudojamo ašmenų galo spindulys yra 0,4 mm. Skirtumas rodo, kad teorinės įrankio antgalio padėties nuokrypis yra -0,06 mm. Apdorojant pagal įrankio antgalio padėtį, išmatuotą apdorojant pirmąją dalį, tai reiškia, kad detalės apdorojimo kontūro paklaida yra +0,06 mm. Palyginus antifrikcinių žiedų dalių sienelės storio tolerancijos paveikslėlį mm, šios paklaidos pakanka, kad dalys būtų išmestos į metalo laužą.
Panaudojus PCD polikristalinio deimantinio pjovimo įrankius, įrankių nusidėvėjimas buvo efektyviai pagerintas. Esant tokiai pačiai apdorojimo trukmei ir pjovimo sąlygoms, tik ašmenų grėblio paviršius nusidėvi mažai, pjovimo briauna iš esmės nepažeista, o įrankio antgalio lanko forma išlaiko aukštą tikslumą (žr. 5 pav.), apdirbimo tikslumas. dalių buvo labai patobulinta.
paveikslėlį
5 pav. Įrankio antgalio lanko forma išlaiko didelį tikslumą
5 paveiksle parodyta, kad ašmenų įrankio galiuko lanko spindulys, išmatuotas naudojant OLYMPUS didelės galios elektroninį mikroskopą, yra 0,385 mm, o nenaudojamo peilio įrankio galo spindulys yra 0,4 mm. Skirtumas rodo, kad teorinės įrankio antgalio padėties nuokrypis yra -0,015 mm. Apdorojant pagal įrankio antgalio padėtį, išmatuotą apdorojant pirmąją dalį, tai reiškia, kad detalės apdorojimo kontūro paklaida yra +0,015 mm. Palyginus antifrikcinių žiedų dalių sienelės storio tolerancijos vaizdą milimetrais, šiuo metu dalys vis dar yra kvalifikuotos.
Atlikus šį testą galima daryti išvadą, kad karbidiniai įdėklai netinka PEEK5600CF30 medžiagoms tekinti, o PCD įrankiai – PEEK5600CF30 medžiagoms. 20 klasės PCD įrankių naudojimas gali patenkinti poreikius. Faktinio apdorojimo metu pasirinktas cilindrinis PCD tekinimo įrankis parodytas 6 paveiksle.
paveikslėlį
6 pav. Išorinis PCD tekinimo įrankis
3.3 Apdorojimo matmenų tikslumo paklaidos analizė
(1) Įrankio pjovimo jėgos įtaka antifrikcinių žiedų apdorojimui. Dalių apdirbimo metu, jei CNC programa sudaryta pagal įprastą antifrikcinių žiedų dalių dydį, nustatoma, kad vidinės skylės forma ir išorinis apskritimas po apdorojimo turi nusmailėjimą: ant 1 ilgio. Nuo 0 iki 12 mm, detalės vidinės skylės pokytis yra 0.04~0,05 mm, o išorinio apskritimo pokytis yra 0,01~ 0,03 mm. Vidinės skylės ir išorinio apskritimo forma parodyta 7 paveiksle.
paveikslėlį
a) Teorinė dalių būklė po apdorojimo b) Faktinė dalių būklė po apdorojimo
7 pav. Vidinė skylė ir išorinė apskritimo forma
Išanalizuota priežastis, kad detalės burnos dalis yra mažo standumo, o pjovimo metu įrankis pasiduoda. Po apdorojimo ir derinimo, dalių kūgiškumas po apdorojimo kompensuojamas CNC programoje, kad būtų geriau užtikrintas apdorojimo tikslumas. Po bandomojo dalių apdirbimo yra tiesioginis ryšys tarp vidinės skylės pjovimo kiekio ir dalių ašinio ilgio. Didėja ašinis dydis ir didėja angos deformacija. Programavimo proceso metu kompensavus kūgį, galima efektyviai pagerinti dalių apdirbimo tikslumą.
(2) Įrankio nusidėvėjimo įtaka dalių matmenų tikslumui ir paviršiaus kokybei. Kaip pavyzdį paėmus antifrikcinių žiedų dalių apdorojimą, vietoje patikrinta situacija yra tokia: apdirbus 40{{10}} vnt., dėl didelio įrankio susidėvėjimo, jei ir toliau naudojamas, kiekvieną kartą rekomenduojama apdoroti 50 vnt. Vieną kartą sureguliuokite įrankio kompensavimo vertę ir smailėjimą, o skersmens vertę kiekvieną kartą sureguliuokite 0,02 mm. Apdorojimo sąlygos yra tokios: naudokite CTX310 CNC stakles, kad apdorotumėte PEEK5600CF30 barą, o įrankis yra buitinis PCD vidinių skylių gręžimo įrankis. Apdorojimo parametrai: suklio greitis 1800r/min, pastūma 0,06mm/r, apdailos apdirbimo prielaida 0,05mm, toliau naudoti po 700-800 vnt., o įrankį reikia keisti. Šios operacijos priežastis yra ta, kad pjovimo jėga didėja dėl įrankio susidėvėjimo, o tai savo ruožtu turi įtakos detalės matmenų tikslumui ir paviršiaus kokybei. Įrankio poslinkio vertė ir CNC programa turi būti pakoreguoti laiku, kad būtų užtikrintas detalių apdorojimo kvalifikacinis rodiklis.
3.4 Pjovimo parametrai
2 lentelėje parodytos rekomenduojamos PCD įrankių klasės ir atitinkami pjovimo parametrai. Šio parametro naudojimo sąlygos: apdirbimo staklės yra CTX310 CNC tekinimo staklės, detalės sienelės storis yra didesnis arba lygus 1 mm, o apdirbimo išorinis apskritimo skersmuo yra 30–50 mm. Be to, atkreipkite dėmesį, kad aukščiau naudotų PCD ašmenų gamintojas yra SECO (Seco), todėl kitų prekių ženklų įrankių parametrai gali būti koreguojami pagal tai.
2 lentelė Rekomenduojamos PCD įrankių klasės ir atitinkami pjovimo parametrai
