История PCD (Поликристаллический алмаз)
Алмаз как сверхтвердый инструментальный материал, используемый в обработке резанием, имеет историю в сотни лет. В ходе развития инструмента, с конца девятнадцатого века до середины двадцатого века, материал режущего инструмента Алмаз в основном представлен быстрорежущей сталью;
В 1927 году в Германии впервые был разработан и получил широкое применение инструментальный материал из твердого сплава;
В 1950-х годах Швеция и США синтезировали синтетический алмаз, и с тех пор режущий инструмент вступил в эпоху сверхтвердых материалов.
В 1970-х годах люди использовали технологию синтеза под высоким давлением для синтеза поликристаллического алмаза (PCD), что решило проблему дефицита и дороговизны природных алмазов.
В настоящее время диапазон обработки алмазными инструментами расширился от традиционной обработки резанием металла до обработки камня, обработки древесины, композитных материалов на основе металла, стекла, инженерной керамики и других материалов. В последние годы быстрое развитие искусственных панелей способствовало дальнейшему применению инструментов PCD для обработки древесины. В частности, развитие искусственных панелей, таких как МДФ, фанера, ДСП и композитные напольные покрытия, ускорило спрос на алмазные инструменты в деревообрабатывающей промышленности.
Эксплуатационные характеристики Инструменты для деревообработки из ПКА
Опрос, проведенный японской организацией по сверхтвердым режущим инструментам, показывает, что основными соображениями для людей при выборе режущих инструментов PCD являются преимущества точности поверхности, точности размеров и срока службы инструмента после обработки инструментом PCD. Алмазные инструменты обладают высокой твердостью, высокой прочностью на сжатие, хорошей теплопроводностью и износостойкостью, длительным сроком службы и другими характеристиками, благодаря чему они стали использоваться деревообрабатывающими мебельными предприятиями для повышения эффективности, сокращения простоев станков и снижения стоимости отходов основного инструмента.
Основные показатели эффективности режущего инструмента из материала PCD:
1.Твердость до 8000HV, что в 80–120 раз выше, чем у твердосплавных инструментов.
2. Теплопроводность составляет 700 Вт/мК, что в 1,5–9 раз больше, чем у твердосплавных фрез, и даже выше, чем у PCBN и меди, поэтому теплопередача алмазного сверла происходит быстрее.
2. Коэффициент трения обычно составляет всего 0,1～0,3 (коэффициент трения твердого сплава составляет 0,4～1), поэтому поликристаллические алмазные фрезы может значительно снизить силу резания.
4. Коэффициент теплового расширения составляет всего 0,9×10-6～1,18×10-6, что эквивалентно всего 1/5 твердосплавного инструмента, поэтому инструменты из ПКА имеют малую тепловую деформацию и высокую точность обработки.
5. Сродство между алмазным резцом PCD и древесными материалами очень мало, и стружка нелегко прилипает к кончику алмазного резца и не образует стружечную опухоль в процессе обработки.
Кроме того, срок службы алмазного режущего инструмента в 80~250 раз больше, чем у обычных сплавных инструментов, и в процессе фактического использования, как правило, нет необходимости менять инструменты и ремонтировать шлифовку более 3 месяцев, что значительно повышает эффективность обработки и стабильность продукции. Точность изделий алмазной обработки может достигать 0,005 мм, не будет никаких заусенцев, явление сверхвысокой толерантности, обработанный объект может достичь эффекта полировки, особенно подходит для точной обработки плит плотности, средневолокнистых плит, ДСП, искусственного кварцевого камня и твердых материалов из цельной древесины.
Процесс производства PCD резаки
Процесс изготовления инструмента из ПКА в основном состоит из двух этапов:
1. Изготовление алмазных лезвий: режущее лезвие PCD изготавливается из натурального или синтетического алмазного порошка и связующего вещества (которое содержит кобальт, никель и другие металлы), спеченных при высокой температуре (от 1000 до 2000 ℃) и высоком давлении (от 5 до 100 000 атмосфер) в определенной пропорции. В процессе спекания, благодаря добавлению связующего вещества, кристаллы алмаза образуют связующий мост с TiC, SiC, Fe, Co, Ni и т. д. в качестве основных компонентов, и кристаллы алмаза внедряются в скелет связующего моста в виде ковалентных связей. Обычно изготавливаются из композитных дисков фиксированного диаметра и толщины диска, но также должны быть спечены в композитную деталь шлифовкой и полировкой и другой соответствующей физической и химической обработкой.
2. вставка из поликристаллического алмаза обработка: алмазный режущий диск обработка в основном включает резку композитных листов, сварку лезвий, заточку лезвий и другие этапы.
Пластины PCD крепятся к державке инструмента различными способами, в том числе:
1. Механический зажим – стандартный корпус ножа и возможность изготовления сменных лезвий под разными углами, с быстрой заменой и простой заточкой. Преимущества – малые и средние станки.
2. Интегральная сварка – Компактность и простота изготовления, можно использовать для изготовления инструментов небольшого размера – Специализированные инструменты или инструменты, которые трудно зажать, используются в небольших машинах.
3. Приварной зажим – вставки приварены к головке инструмента, можно использовать стандартные хвостовики, легко затачивать и регулировать положение головки инструмента – автоматические станки, станки с ЧПУ
4. Сменные – компактная конструкция, надежный зажим, нет необходимости в повторной заточке и сварке, может сэкономить вспомогательное время, продлить срок службы инструмента – универсальные станки.
Типы поликристаллические алмазные фрезы
В настоящее время алмазные резцы по составу и конструкции можно разделить на пять типов:
1. Натуральный алмаз (ND);
2.Искусственный поликристаллический алмаз (PCD);
3. Инструменты с алмазным покрытием, нанесенным методом химического осаждения из газовой фазы (CVD): это процесс, позволяющий производителям наносить тонкое покрытие, которое связывается на атомном уровне и осаждается очень равномерным слоем.
4. Толстая алмазная пленка (CD): нанесение толстых чистых алмазных пленок без подложки толщиной до 100 мкм.
5. Покрытие тонкой алмазной пленкой (CD): нанесение алмазных тонкопленочных покрытий толщиной менее 30 мкм непосредственно на поверхность подложки инструмента.
Марки алмазного инструмента PCD классифицируются по размеру зерна алмазных частиц. Согласно стандартам производителя, мелкие, средние и крупные марки PCD соответствуют размерам алмазного зерна примерно 2 мкм, 10 мкм и 25 мкм соответственно. Крупные марки PCD прочнее мелких марок PCD, обладают лучшей стойкостью к истиранию и более длительным сроком службы при черновой обработке, но режущим кромкам грубых алмазных инструментов PCD трудно достичь гладкости поверхности мелких резцов PCD. Поэтому мелкозернистые алмазные резцы могут получить лучшую отделку поверхности, но скорость износа выше.
Применение Режущие инструменты из ПКА в деревообработке
1.Резка досок: алмазные фрезы PCD (Концевые фрезы PCD, алмазные прямые сверла, спиральные сверла PCD с 2 канавками и фрезы TCT) и алмазные пильные диски PCD (алмазные дисковые пилы, настольные пилы, алмазные торцовочные пилы и алмазные лобзиковые пилы) используются для резки различных деревянных плит, включая ДСП, древесноволокнистые плиты средней плотности (МДФ), фанеру и клееный брус (LVL). Благодаря наличию в этих материалах клея и твердых компонентов режущие инструменты PCD могут обрабатывать их более эффективно, не изнашиваясь быстро.
2. Отделка поверхности: режущая головка спирального строгального станка с алмазным PCD используется для циклевки и отделки поверхностей деревянных материалов для достижения более гладкой и однородной поверхности. Это имеет решающее значение для производства мебели и декоративной обработки древесины, где высокое качество поверхности имеет важное значение.
3. Обрезка кромок для кромкооблицовочных станков: алмазные фрезы PCD для предварительной фрезеровки обычно используются для обрезки кромок досок, чтобы они были ровными, вертикальными и точными. Это необходимо для изготовления мебели, шкафов и декоративных панелей.
4.Столярные работы: Инструменты PCD используются для создания столярных соединений, таких как шипы (алмазные шиповые фрезы) и пазы, чтобы гарантировать их качество и точность. Это часто требуется в производстве мебели и деревообработке.
5.Гравировка и декор: PCD алмазная фреза могут использоваться для гравировки по дереву и декоративных работ. Их можно использовать для вырезания сложных узоров и декоративных элементов, придавая изделиям из дерева художественный колорит.
6.Резка специальных материалов: фрезы PCD также используются для резки специальных материалов, таких как ламинат высокого давления (HPL) и пластиковые ламинаты, обработка которых может быть более сложной, чем резка стандартной древесины.
Руководство по использованию Фрезы PCD для деревообработки
1. Алмазные лезвия для деревообработки легко повреждаются, защищайте лезвие резиновым или пластиковым колпачком, когда лезвие не работает. Когда алмазные лезвия для деревообработки не используются на станке, алмазный резак следует помещать в отдельный ящик для лезвий.
2.По возможности используйте оптические приборы во время осмотра и установки. Используйте медную прокладку или пластиковый предмет для размещения между алмазным инструментом и микрометром или высотомерами во время осмотра, это предотвратит повреждение режущей кромки и увеличит срок службы инструмента.
3. Не останавливайте алмазный деревообрабатывающий инструмент, пока он находится в контакте с заготовкой и во время резки.
4. Высокая скорость может снизить давление на кромку алмазного резца; низкая скорость, наоборот, сокращает срок службы инструмента ЧПУ PCD, поэтому он подходит для высокоскоростной резки.
5. Вибрация также снижает срок службы инструмента, поэтому обработка должна иметь хорошую рабочую среду. То есть, станки с ЧПУ, заготовки, приспособления и жесткость системы должны быть хорошими, резка и обработка при наличии значительной вибрации должны быть немедленно остановлены, улучшены, а затем разрезаны.
6.Срок службы инструмента из PCD обычно в 5-300 раз больше, чем у твердосплавного инструмента. Однако это связано с оборудованием, методами обработки и твердостью обрабатываемого материала и т. д. В то же время необходимо также использовать на основе непрерывного освоения опыта, чтобы достичь наибольшего срока службы инструмента.
7. Фрезы для деревообработки из PCD одновременно твердые и хрупкие, любой удар или столкновение может привести к повреждению.
8. Коэффициент теплового расширения материала PCD отличается от коэффициента теплового расширения металла корпуса фрезы, и внезапное или прерывистое охлаждение в процессе резки может привести к появлению трещин на лезвии, что приведет к его поломке.
9. Пожалуйста, не пытайтесь затачивать ножи из сверхтвердых материалов без специального оборудования и опыта, обычные методы заточки только повредят инструмент из PCD.
