Geschiedenis van PCD (Polykristallijne diamant
Diamant als superhard gereedschapsmateriaal dat wordt gebruikt bij snijprocessen heeft een geschiedenis van honderden jaren. In de loop van de gereedschapsontwikkeling, van het einde van de negentiende eeuw tot het midden van de twintigste eeuw, wordt het diamantsnijgereedschapsmateriaal voornamelijk vertegenwoordigd door snelstaal;
In 1927 ontwikkelde Duitsland voor het eerst gereedschapsmateriaal van hardmetaal en kreeg het een brede toepassing;
In de jaren vijftig synthetiseerden Zweden en de Verenigde Staten synthetische diamant. Sindsdien is het snijgereedschap in een tijdperk beland waarin het superhard is.
In de jaren zeventig werd met behulp van hogedruksynthesetechnologie polykristallijn diamant (PCD) gesynthetiseerd, waarmee het probleem van de schaarse en dure natuurlijke diamant werd opgelost.
Momenteel is het verwerkingsbereik van diamantgereedschappen uitgebreid van de traditionele metaalbewerking naar steenbewerking, houtbewerking, metaalgebaseerde composietmaterialen, glas, technische keramiek en andere materiaalbewerking. De afgelopen jaren heeft de snelle ontwikkeling van door de mens gemaakte panelen de verdere toepassing van PCD-gereedschappen voor houtbewerking bevorderd. Met name de ontwikkeling van door de mens gemaakte panelen zoals MDF, multiplex, spaanplaat en composietvloeren heeft de vraag naar diamantgereedschappen in de houtverwerkende industrie versneld.
Prestatiekenmerken van PCD-houtbewerkingsgereedschap
Uit een onderzoek van een Japanse organisatie naar superharde snijgereedschappen blijkt dat de belangrijkste overwegingen voor mensen om PCD-snijgereedschappen te kiezen, gebaseerd zijn op de voordelen van oppervlaktenauwkeurigheid, maatnauwkeurigheid en gereedschapslevensduur na PCD-gereedschapsbewerking. Diamantgereedschappen hebben een hoge hardheid, hoge druksterkte, goede thermische geleidbaarheid en slijtvastheid, een lange levensduur en andere kenmerken, zodat het een houtbewerkingsmeubelonderneming is geworden om de efficiëntie te verbeteren, machine-inactiviteit te verminderen en kostenverspilling van een belangrijk gereedschap.
De belangrijkste prestatie-index van PCD-snijgereedschapsmateriaal:
1. Hardheid tot 8000HV, 80 tot 120 keer hoger dan die van hardmetalen gereedschappen.
2. Thermische geleidbaarheid van 700 W/mk, 1,5 tot 9 keer hoger dan die van hardmetalen freesmachines, zelfs hoger dan PCBN en koper, waardoor de warmteoverdracht van diamantboren snel is.
2. De wrijvingscoëfficiënt bedraagt over het algemeen slechts 0,1 tot 0,3 (de wrijvingscoëfficiënt van hardmetaal is 0,4 tot 1), dus polykristallijne diamantfrezen kan de snijkracht aanzienlijk verminderen.
4. De thermische uitzettingscoëfficiënt bedraagt slechts 0,9×10-6～1,18×10-6, wat overeenkomt met slechts 1/5 van hardmetalen gereedschappen. PCD-gereedschappen hebben dus een kleine thermische vervorming en een hoge bewerkingsnauwkeurigheid.
5. De affiniteit tussen de PCD-diamantfrees en houtmaterialen is erg klein en de spanen hechten zich niet gemakkelijk aan de punt van de diamantfrees, waardoor er tijdens het bewerkingsproces spaantumoren ontstaan.
Bovendien is de levensduur van het diamantsnijgereedschap 80~250 keer langer dan die van algemene legeringsgereedschappen, en tijdens het daadwerkelijke gebruik is het over het algemeen niet nodig om het gereedschap te vervangen en het slijpen te repareren gedurende meer dan 3 maanden, waardoor de efficiëntie van de verwerking en de stabiliteit van de producten aanzienlijk wordt verbeterd. De precisie van diamantverwerkingsproducten kan 0,005 mm bereiken, er zal geen braam zijn, ultratolerantiefenomeen, het verwerkte object kan het effect van polijsten bereiken, vooral geschikt voor dichtheidsplaat, middelgrote vezelplaat, spaanplaat, kunstmatige kwartssteen en harde massieve houtmaterialen precisieverwerking.
Productieproces van PCD snijders
Het productieproces van PCD-gereedschappen bestaat hoofdzakelijk uit twee fasen:
1. Fabricage van diamantbladen: PCD-freesbladen zijn gemaakt van natuurlijk of synthetisch diamantpoeder en bindmiddel (dat kobalt, nikkel en andere metalen bevat) gesinterd bij hoge temperatuur (1.000 tot 2.000 ℃) en hoge druk (5 tot 100.000 atmosfeer) in een bepaalde verhouding. Tijdens het sinterproces vormen de diamantkristallen, door de toevoeging van het bindmiddel, een bindingsbrug met TiC, SiC, Fe, Co, Ni, enz. als hoofdcomponenten, en de diamantkristallen worden in het skelet van de bindingsbrug ingebed in de vorm van covalente bindingen. Meestal gemaakt van composietschijven met een vaste diameter en dikte van de schijf, maar moeten ook worden gesinterd tot een composietstuk van slijpen en polijsten en andere overeenkomstige fysieke en chemische verwerking.
2. PCD-inzetstuk verwerking: diamantzaagblad De verwerking omvat hoofdzakelijk het snijden van composietplaten, het lassen van bladen, het slijpen van bladen en andere stappen.
PCD-wisselplaten worden op verschillende manieren met de gereedschapshouder verbonden, waaronder:
1. Mechanische klemming – door het standaard meslichaam en kan worden gemaakt in een verscheidenheid aan verzamelhoeken van de verwisselbare mescompositie, met snelle verandering en gemakkelijk opnieuw te slijpen de voordelen – kleine en middelgrote machinegereedschappen
2. Integraal lassen – Compact en eenvoudig te fabriceren, kan worden gemaakt tot kleine gereedschappen – Gespecialiseerde gereedschappen of gereedschappen die moeilijk vast te klemmen zijn, worden gebruikt in kleine machines.
3. Klem gelast – inzetstukken worden aan de gereedschapskop gelast, standaard schachten kunnen worden gebruikt, eenvoudig te slijpen en de positie van de gereedschapskop aan te passen – automatische gereedschapsmachines, CNC-gereedschapsmachines
4. Indexeerbaar – compacte structuur, betrouwbare klemming, geen noodzaak voor opnieuw slijpen en lassen, kan de hulptijd besparen, de levensduur van het gereedschap verbeteren – universele machinegereedschappen.
Soorten van polykristallijne diamantfrezen
Momenteel kunnen diamantslijpers worden ingedeeld in vijf typen, afhankelijk van hun samenstelling en structuur:
1. Natuurlijke diamant (ND);
2. Kunstmatige polykristallijne diamant (PCD);
3. Chemische dampdepositie met diamantcoating (CVD): dit is een proces waarmee fabrikanten een dunne coating kunnen aanbrengen die op atomair niveau is gebonden en die in een zeer uniforme laag wordt afgezet.
4. Dikke diamantfilm (CD): afzetting van dikke substraatvrije zuivere diamantfilms tot 100 µm dik
5. Gecoate dunne diamantfilm (CD): Afzetting van dunne diamantfilmcoatings met een dikte van minder dan 30 µm direct op het oppervlak van het gereedschapssubstraat
PCD-diamantgereedschapskwaliteiten worden gecategoriseerd op basis van de korrelgrootte van de diamantdeeltjes. Volgens de normen van de fabrikant komen fijne, medium en grove PCD-kwaliteiten overeen met diamantkorrelgroottes van respectievelijk ongeveer 2 μm, 10 μm en 25 μm. Grove PCD-kwaliteiten zijn sterker dan fijne PCD-kwaliteiten, met een betere slijtvastheid en een langere levensduur bij ruw bewerken, maar het is moeilijk voor de snijkanten van grove diamant-PCD-gereedschappen om de gladheid van het oppervlak van fijne PCD-gereedschapsfrezen te bereiken. Daarom kunnen fijnkorrelige diamantgereedschapsfrezen een betere oppervlakteafwerking verkrijgen, maar de slijtage is sneller.
Toepassing van PCD-snijgereedschappen in houtbewerking
1. Plank zagen: PCD-diamantboren (PCD-freesmachines, diamant rechte bits, PCD 2-groef spiraal bits en TCT frees bits) & PCD diamant zaagbladen (diamant cirkelzaagbladen, tafelzaagbladen, diamant verstekzaagbladen en diamant decoupeerzaagbladen) worden gebruikt voor het zagen van verschillende houten platen, waaronder spaanplaat, medium-density fiberboard (MDF), multiplex en gelamineerd fineerhout (LVL). Vanwege de aanwezigheid van kleefstoffen en harde componenten in deze materialen, kunnen PCD snijgereedschappen ze effectiever verwerken zonder snel te slijten.
2. Oppervlakteafwerking: PCD-diamantspiraalschaafkoppen worden gebruikt voor het schrapen en afwerken van de oppervlakken van houten materialen om een gladdere en consistentere oppervlaktekwaliteit te bereiken. Dit is cruciaal voor meubelproductie en decoratieve houtbewerking, waarbij een hoge oppervlaktekwaliteit essentieel is.
3. Randafwerking voor kantenbandmachines: PCD-diamant-voorfreesmachines worden doorgaans gebruikt om de randen van planken af te werken om ervoor te zorgen dat ze vlak, verticaal en precies zijn. Dit is essentieel voor het maken van meubels, kasten en decoratieve panelen.
4. Verbindingen: PCD-gereedschappen worden gebruikt voor het maken van verbindingen zoals pennen (diamant-penfrezen) en pen-gatverbindingen om de kwaliteit en nauwkeurigheid ervan te garanderen. Dit is vaak vereist bij de productie van meubels en houtbewerking.
5. Graveren en decoreren: PCD diamantfrees kunnen worden gebruikt voor houtbewerking, graveren en decoratief werk. Ze kunnen worden gebruikt om ingewikkelde patronen en decoratieve elementen te snijden, wat artistieke flair toevoegt aan houten producten.
6. Snijden van speciale materialen: PCD-frezen worden ook gebruikt voor het snijden van speciale materialen zoals HPL (hogedruklaminaat) en kunststoflaminaten, die een grotere uitdaging kunnen vormen dan standaardhout.
Richtlijnen voor het gebruik van PCD-frezen voor houtbewerking
1. Diamanten houtbewerkingsfreesbladen raken gemakkelijk beschadigd. Bescherm het blad met een rubberen of plastic dop wanneer het blad niet werkt. Wanneer diamantfrezen voor houtbewerking niet op de machine werken, moet de diamantfrees in een aparte freesdoos worden bewaard.
2. Gebruik optische instrumenten wanneer mogelijk tijdens inspectie en installatie. Gebruik een koperen afstandhouder of plastic item om tussen het diamantgereedschap en de micrometer of hoogtemeter te plaatsen tijdens inspectie, dit voorkomt schade aan de snijkant en verbetert de levensduur van het gereedschap.
3. Laat het diamantgereedschap voor houtbewerking niet stilstaan terwijl het in contact is met het werkstuk en terwijl het zaagt.
4. Hoge snelheid kan de druk op de snijkant van de diamantfrees verminderen; lage snelheid is het tegenovergestelde en verkort de levensduur van het CNC PCD-gereedschap, waardoor het geschikt is voor snijden met hoge snelheid.
5. Trillingen verminderen ook de levensduur van gereedschappen, dus de verwerking moet een goede werkomgeving hebben. Dat wil zeggen, CNC-machinegereedschappen, werkstukken, bevestigingen en systeemstijfheid moeten goed zijn, snijden en verwerken in de aanwezigheid van aanzienlijke trillingen, moeten onmiddellijk worden gestopt, verbeterd en vervolgens worden gesneden.
6.PCD-gereedschapslevensduur is over het algemeen 5 tot 300 keer die van hardmetalen gereedschappen. Dit is echter gerelateerd aan de apparatuur, verwerkingsmethoden en de hardheid van het verwerkte materiaal, enz. Tegelijkertijd is het ook noodzakelijk om, op basis van continue beheersing van ervaring, de langste gereedschapslevensduur te bereiken.
7.PCD-houtbewerkingsfrezen zijn hard en bros. Elke impact of botsing kan schade veroorzaken.
8. De thermische uitzettingscoëfficiënt van PCD-materiaal verschilt van die van het metaal van de snijbehuizing. Plotselinge of onderbroken afkoeling tijdens het snijproces kan scheuren in het lemmet veroorzaken, wat tot schroot kan leiden.
9. Probeer niet om messen van superhard materiaal te slijpen zonder gespecialiseerde apparatuur en expertise. Normale slijpmethoden veroorzaken alleen maar schade aan het PCD-gereedschap.
