Warum PKD-Werkzeuge „nicht-traditionelle“ Bearbeitungsmethoden erfordern
Wenn Werkzeuge hochabrasive, schwer-zu-zerspanende Materialien verarbeiten müssen und gleichzeitig eine lange-Lebensdauer und stabile geometrische Genauigkeitsanforderungen erfüllen müssen, werden häufig Materialien aus polykristallinem Diamant (PKD) gewählt-Zu den typischen Anwendungen gehören Verbundwerkstoffe, Nicht-Eisenmetalllegierungen und Hochleistungsplatten auf Holzbasis-. Allerdings bringen die ultrahohe Härte und die ausgezeichnete Verschleißfestigkeit von PKD nicht nur Leistungsvorteile mit sich, sondern erhöhen auch die Schwierigkeit der Verarbeitung erheblich, sodass es schwierig ist, qualitativ hochwertiges Formen und Nachschleifen nur durch herkömmliche Schleifverfahren zu erreichen. In herkömmlichen Prozesssystemen werden in der Regel Elektroerosionsbearbeitung (EDM) oder Erodierbearbeitung sowie gezielte Verbundschleifprozesse eingesetzt, um dies auszugleichen -, aber diese Art von Methode geht oft mit einer begrenzten Verarbeitungseffizienz, einem komplizierten Prozessablauf und unzureichenden Mikrogeometrie-Verarbeitungsmöglichkeiten einher.
Als aufstrebende Alternativtechnologie mit erheblichen Vorteilen wird die Laserbearbeitung in dieser Branche nach und nach eingesetzt. Sein Hauptvorteil besteht darin, dass es Schnittkanten, Spanbrecherstrukturen und komplexe feine geometrische Merkmale mit hoher Prozessflexibilität direkt erzeugen kann. Dieser Artikel analysiert die Anwendung von Galvanometern bei der Laserbearbeitung von PKD-Schneidwerkzeugen, deckt die beiden Schlüsselphasen der Werkzeugherstellung und des Nachschleifens ab und zeigt die wichtigsten technischen Anforderungen von Galvanometersystemen in praktischen Anwendungen auf der Grundlage typischer PKD-Bearbeitungsprozesse auf. Auf dieser Grundlage werden diese Anforderungen weiter auf zwei Arten von SCANLAB-Scanning-Galvanometern abgebildet, die in der hochpräzisen Mikrobearbeitung und industriellen Produktion weit verbreitet sind:
Anwendungspositionierung des Lasers bei der Herstellung und Nachschleifung von PKD-Werkzeugen
Wenn im Bereich der Herstellung von PKD-Werkzeugen von „Laserbearbeitung“ die Rede ist, bezieht sich dies meist auf den Laserablationsprozess, bei dem Materialien durch Verdampfen oder Sprühen entfernt werden, und nicht durch Schmelzen oder Schneiden im herkömmlichen Sinne. Im eigentlichen Werkzeugbearbeitungsprozess kommt die Lasertechnik vor allem in zwei wesentlichen Bereichen zum Einsatz:
A) Herstellung neuer Werkzeuge
Direkte Formgebung der Schneidkante sowie der Spanflächen- und Freiflächengeometrie an gelöteten oder geschichteten PKD-Wendeschneidplatten. Hochpräzise Bearbeitung von Spanbrechern und Kantenverstärkungsstrukturen an Wendeschneidplatten oder rotierenden Werkzeugen
Funktionelle Mikrostrukturbearbeitung zur Verbesserung der Schneidleistung (z. B. Gleittexturen, kontrollierte Kantenbereiche usw.)
B) Abgenutzte Werkzeuge nachschleifen
Stellen Sie das Schneidkantenprofil präzise wieder her, während Sie die Bezugsebene des Werkzeugs unverändert lassen
Rekonstruieren Sie mikro-geometrische Merkmale (einschließlich Kantenbogen, Fase, negative Fase und Spanbrecherstruktur)
Ermöglicht lokale Reparaturen, um übermäßigen Materialabtrag zu vermeiden und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit des Werkzeugs zu optimieren
Die traditionelle Werkzeugbearbeitung basiert hauptsächlich auf Schleifmaschinen, die häufig bei der Herstellung und dem Nachschleifen verschiedener Arten von Werkzeugen (wie Fräsern, Bohrern usw.) eingesetzt werden. In einer Umgebung zur Herstellung paralleler Werkzeuge mit mehreren Prozessen stehen Laserbearbeitung und herkömmliches Schleifen normalerweise in einer komplementären Beziehung zueinander: Der Schleifprozess eignet sich hauptsächlich für die Bearbeitung von Hartmetall- und Schnellarbeitsstahlmaterialien (HSS) sowie für die Formung teilweiser geometrischer Formen. während die Laserbearbeitung eher für superharte Materialien und Anwendungsszenarien geeignet ist, die eine hohe mikro-geometrische Flexibilität erfordern.
Anwendungspositionierung des Lasers bei der Herstellung und Nachschleifung von PKD-Werkzeugen
Wenn im Bereich der Herstellung von PKD-Werkzeugen von „Laserbearbeitung“ die Rede ist, bezieht sich dies meist auf den Laserablationsprozess, bei dem Materialien durch Verdampfen oder Sprühen entfernt werden, und nicht durch Schmelzen oder Schneiden im herkömmlichen Sinne. Im eigentlichen Werkzeugbearbeitungsprozess kommt die Lasertechnik vor allem in zwei wesentlichen Bereichen zum Einsatz:
A) Herstellung neuer Werkzeuge
Direkte Formgebung der Schneidkante sowie der Spanflächen- und Freiflächengeometrie an gelöteten oder geschichteten PKD-Wendeschneidplatten. Hochpräzise Bearbeitung von Spanbrechern und Kantenverstärkungsstrukturen an Wendeschneidplatten oder rotierenden Werkzeugen
Funktionelle Mikrostrukturbearbeitung zur Verbesserung der Schneidleistung (z. B. Gleittexturen, kontrollierte Kantenbereiche usw.)
B) Abgenutzte Werkzeuge nachschleifen
Stellen Sie das Schneidkantenprofil präzise wieder her, während Sie die Bezugsebene des Werkzeugs unverändert lassen
Rekonstruieren Sie mikro-geometrische Merkmale (einschließlich Kantenbogen, Fase, negative Fase und Spanbrecherstruktur)
Ermöglicht lokale Reparaturen, um übermäßigen Materialabtrag zu vermeiden und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit des Werkzeugs zu optimieren
Die traditionelle Werkzeugbearbeitung basiert hauptsächlich auf Schleifmaschinen, die häufig bei der Herstellung und dem Nachschleifen verschiedener Arten von Werkzeugen (wie Fräsern, Bohrern usw.) eingesetzt werden. In einer Umgebung zur Herstellung paralleler Werkzeuge mit mehreren Prozessen stehen Laserbearbeitung und herkömmliches Schleifen normalerweise in einer komplementären Beziehung zueinander: Der Schleifprozess eignet sich hauptsächlich für die Bearbeitung von Hartmetall- und Schnellarbeitsstahlmaterialien (HSS) sowie für die Formung teilweiser geometrischer Formen. während die Laserbearbeitung eher für superharte Materialien und Anwendungsszenarien geeignet ist, die eine hohe mikro-geometrische Flexibilität erfordern.
Prozessfenster der PCD-Laserbearbeitung: Qualität, Produktionseffizienz und Risikokontrolle
Die Qualität der PKD-Bearbeitung wird in der Regel umfassend anhand der folgenden Schlüsseldimensionen bewertet:
·Klingenintegrität (keine Mikroabsplitterung, konstante Klingenbreite, kontrollierbarer Klingenradius)
·Oberflächenqualität von Span- und Freifläche (wirkt sich direkt auf die Höhe der Schnittkraft und das Verschleißverhalten des Werkzeugs aus)
Geometrische Genauigkeit (einschließlich Winkelgenauigkeit, Rundlauf-bezogene Merkmale und kritische geometrische Positionsgenauigkeit)
Ein bedeutender Entwicklungstrend sind derzeit Ultrakurzpulslaser (USP)-Pikosekunden- und Femtosekundenlaser.
Der Einsatz von Technologie nimmt weiter zu. Im Vergleich zu herkömmlichen Langpuls-Bearbeitungsmethoden kann der UKP-Laser thermische Effekte erheblich reduzieren und eine bessere Oberflächenqualität und Grenzkontrollfähigkeiten bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte erzielen.
Zu den Hauptrisikofaktoren bei der PKD-Laserbearbeitung gehören:
·Wärmeeinflusszone (HAZ) und Graphitisierungsrisiko (eng mit dem spezifischen Prozess verbunden und können durch Pulsstrategie, Wellenlängenauswahl und Prozessparameteroptimierung wirksam unterdrückt werden)
·Das Problem der erneuten Ablagerung von Ablagerungen (wenn die Effizienz der Spanabfuhr oder die Planung des Scanpfads unzureichend ist, kann es zu einer Abstumpfung der Kanten oder einer Verschlechterung der Rauheit der bearbeiteten Oberfläche kommen)
·Fehler bei der Genauigkeit der Impulsplatzierung (insbesondere unter Bedingungen mit hoher Wiederholfrequenz, wenn Bewegungssteuerung und Laserauslösung nicht streng synchronisiert sind)
An dieser kritischen Stelle ist die Leistung des Galvanometersystems nicht mehr nur ein „Leistungsverbesserungselement“, sondern hat sich direkt zu einer zentralen Einschränkung entwickelt, die sich auf die Verarbeitungsqualität und Prozessstabilität auswirkt.
