Odszyfrowanie ultraprecyzyjnej technologii obróbki ultraprecyzyjnych narzędzi diamentowych

Ultraprecyzyjny diament jest jednym z kluczowych elementów umożliwiających ultraprecyzyjną obróbkę form. W artykule przedstawiono działanie ultraprecyzyjnych narzędzi diamentowych UPC (UltraPrecisionCuttingTool) produkowanych przez firmę Japan AlliedDiamond Co., Ltd., stan zużycia narzędzia podczas superprecyzyjnego cięcia różnych materiałów przedmiotu obrabianego oraz przykłady obróbki.

1. Wydajność ultraprecyzyjnych narzędzi diamentowych UPC

Diament monokrystaliczny ma sześcienną strukturę kryształu, w której atomy węgla są trwale związane wiązaniami kowalencyjnymi. Jego stała sieciowa wynosi 3,567 angstremów, a odległość między związanymi atomami wynosi 1,544 angstremów. Ze względu na charakterystykę budowy atomowej diamentu monokrystalicznego może on być stosowany jako materiał narzędziowy w celu uzyskania doskonałej twardości i gładkich, ostrych krawędzi skrawających, których nie posiadają inne materiały. Ultraprecyzyjne narzędzia diamentowe UPC są przygotowywane przy użyciu technologii ultraprecyzyjnego szlifowania, która może zmaksymalizować właściwości materiału i uzyskać krawędź tnącą o gładkiej ostrości i odporności na zużycie. Można go dopasować do ultrawykańczających obrabiarek, aby uzyskać precyzyjne asferyczne i drobne kształty. Super wykończenie.

Aby spełnić wymagania dogładzania form, głębokość skrawania powinna być ustawiona w zakresie nanometrów. Z tego powodu wymagania dotyczące narzędzi skrawających są następujące: ①Promień łuku końcówki narzędzia osiąga ostrość dziesiątek nanometrów; ②Gładkość krawędzi tnącej osiąga poziom nanometrów. Podczas obróbki z taką samą głębokością skrawania jak promień ostrza narzędzia nie jest łatwo uszkodzić powierzchnię roboczą przedmiotu, obróbka jest stabilna, odprowadzanie wiórów jest płynne, a zmiana grubości skrawania spowodowana jest odkształceniem sprężystym przedmiotu obrabianego jest również bardzo mała, co pozwala na super-wykończenie.

2. Różnica w stanie zużycia różnych materiałów obrabianych narzędziami UPC

Stan zużycia termochemicznego narzędzi diamentowych jest bardzo zróżnicowany w zależności od rodzaju obrabianego materiału. Po toczeniu czołowym miedzi beztlenowej i czystego aluminium za pomocą superprecyzyjnego diamentowego narzędzia tokarskiego o prostej krawędzi skrawającej z kątem wierzchołkowym 130° na tokarce ultraprecyzyjnej, stan zużycia ostrza narzędzia wskazuje, że powierzchnia natarcia powstało narzędzie do cięcia miedzi beztlenowej Krater półksiężycowy zużywa się, ale linia grzbietu krawędzi tnącej pozostaje ostra; zużycie krawędzi skrawającej narzędzia do cięcia czystego aluminium staje się krawędzią łuku kołowego, ale na powierzchni natarcia nie widać zużycia kraterowego w kształcie półksiężyca. Z różnic w tych stanach zużycia można dostrzec różne mechanizmy zużycia: podczas skrawania miedzi zużycie kraterowe na powierzchni natarcia narzędzia spowodowane jest utlenianiem diamentu w wyniku katalitycznego działania miedzi, a linia grzbietu skrawania krawędź narzędzia wynika z obrabianego przedmiotu. Całkowity kontakt bez szczelin i zużycia oksydacyjnego; podczas skrawania aluminium w wyniku bezpośredniego kontaktu powierzchni roboczej z powierzchnią narzędzia powstaje węglik glinu, a materiał obrabiany jest usuwany przez krawędź tnącą, a krawędź tnąca ulega zużyciu. Kierunek zużycia jednak się rozprzestrzenia i podczas skrawania miedzi Wręcz przeciwnie (rozszerzając się od krawędzi skrawającej do powierzchni bocznej) nie występuje zużycie półksiężycowe powierzchni natarcia.

Ze względu na różne zjawiska termochemiczne różnych materiałów przedmiotu obrabianego, stan zużycia narzędzia jest również inny, dlatego rozsądne kąty przednie i tylne narzędzia powinny być zaprojektowane zgodnie z różnymi rodzajami materiałów przedmiotu obrabianego.

3. Przykłady ultraprecyzyjnej obróbki narzędziami diamentowymi UPC-R

UPC-R to ultraprecyzyjne narzędzie diamentowe UPC z okrągłą krawędzią tnącą. Jego typowym zastosowaniem jest ultrawykańczanie form do luster asferycznych, takich jak płyty DVD. Dokładność konturu krawędzi tnącej łuku narzędzia UPC-R wynosi mniej niż 50 nm, co jest najwyższą dokładnością na świecie; łuk R wynosi tylko 5 μm i jest jednocześnie najmniejszy na świecie. Główne punkty obróbki asferycznych form lustrzanych na dwuosiowych ultraprecyzyjnych obrabiarkach CNC z ultraprecyzyjnymi narzędziami diamentowymi UPC-R obejmują: ①Jak w sposób ciągły formować cienkie i stabilne wióry oraz płynnie je odprowadzać; ②Obrabiany przedmiot powinien charakteryzować się wysokim poziomem równowagi dynamicznej podczas obracania. ③Obrabiany przedmiot można dokładnie wyśrodkować; ④Stabilne zaopatrzenie w płyn obróbkowy itp. Ponieważ reakcja termochemiczna podczas obróbki stali spowoduje grafityzację diamentu i rozproszenie go na obrabianym przedmiocie, narzędzia diamentowe UPC nie nadają się do dogładzania form stalowych. Jeśli jednak powierzchnia stalowej formy zostanie pokryta bezprądowo powłoką niklową o grubości od dziesiątek do setek mikronów, do ultrawykończania można zastosować narzędzia diamentowe UPC. Jeśli chodzi o jakość powłoki, wybierz powłokę amorficzną, która nie powoduje krystalicznych defektów strukturalnych, takich jak porowatość i segregacja.

4. Przykłady ultraprecyzyjnej obróbki narzędziami diamentowymi UPC-T

UPC-T to ultraprecyzyjne narzędzie diamentowe UPC z trójkątnymi krawędziami tnącymi, używane głównie do ultrawykańczającej formy do siatek dyfrakcyjnych, takich jak formy soczewek Fresnela i ciekłokrystaliczne płytki prowadzące światło.

W ostatnich latach szybko rozwinęła się wysoka precyzja, miniaturyzacja i integracja komponentów optycznych. Od soczewek asferycznych po soczewki Fresnela, które mogą być cienkie, lekkie i zintegrowane, wymagania dotyczące technologii ultrawykańczającej rosną. wysoki. Ten tryb przetwarzania jest przykładem wykorzystania ultraprecyzyjnego narzędzia diamentowego UPC-T do superwykończenia drobnej części siatki i asferycznego kształtu. Dlatego też krawędź skrawająca narzędzia tokarskiego musi mieć krawędź skrawającą 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.

Obróbka form za pomocą ultraprecyzyjnych narzędzi diamentowych stała się niezbędną metodą przetwarzania w obróbce form do soczewek. W przyszłości, wraz z poprawą jakości form i stale rosnącym zapotrzebowaniem rynku na wysoce precyzyjne i wielofunkcyjne wypraski, a także wzrostem zapotrzebowania na obróbkę form w dziedzinach medycznych i biologicznych, rozwój nowych narzędzi będzie nadal promowany