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【沐鸣2账号注册】通过放电磨削工艺可以加快切削工具的生产

为了有效地加工金属,切削工具是由PCD(聚晶金刚石)等硬质材料制成。然而,坚硬的材料很难加工,将这些材料转化为具有锋利、稳定的切削刃和复杂特征(如凹槽和气孔)的切削工具,特别是通过研磨等机械过程,可能是一种挑战。PCD可以通过放电研磨(EDG)等工艺更容易地被侵蚀,因为钻石被固定在导电的粘合剂材料(如钴)中。

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ANCA的EDG产品经理Tom Nathan解释说:”该工艺的工作原理是在超级研磨材料和粘合剂上使用铜电极,它使用微小的火花来侵蚀粘合剂,而不是使用轮子来机械地磨掉材料。”使用轮状电极而不是静态电极,如线切割或沉降式电火花加工,使用户能够创造出与五轴磨床相同的复杂几何形状,从而能够在所有类型的钻头、立铣刀、铰刀和成型工具上产生三维特征,如凹槽、气孔和浮雕。

但是,EDG工艺的速度和它所能生产的切削工具的质量一直受到包括火花产生和侵蚀参数等因素的限制。通过扩大功率范围和引进新的智能侵蚀控制功能,ANCA的EDG机器旨在帮助用户更快地生产出更好的切削工具,可能会提高切削工具制造商现在可以生产PCD工具的效率。

侵蚀发生器

对于其EDG机器中的侵蚀发生器,ANCA求助于姐妹公司ANCA Motion来开发SparX侵蚀发生器,其目的是让用户获得比其他系统更广泛的功率范围。这种更广泛的功率范围使超精细的精加工操作成为可能,可以生产出具有良好表面质量的零件。”我们最近在侵蚀过程中发现的是,我们可以很容易地使我们的表面粗糙度达到0.1微米RA以下。”Nathan说。良好的表面光洁度意味着更锋利的切削刃,这使工具的性能更好,使用寿命更长。在功率谱的另一端,新的侵蚀发生器可以处理重型粗加工操作,提高材料去除率,并将切削工具制造的周期时间减少多达50%。

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电火花注意事项

EDG工艺针对PCD进行了优化,但PCD切削工具也包括其他材料。PCD沿着刀具的切削边缘放置,而其余部分则由另一种材料组成,如硬质合金。如果PCD在它没有切割的区域,它就没有做任何工作,而且它的制造和成型成本比普通硬质合金或高速钢更高。为了能够加工多种材料,ANCA的EDG机器在一个平台上结合了传统的研磨和EDG能力。他解释说:”我们研磨所有不需要侵蚀的操作,例如螺旋形刀具的凹槽,然后我们用侵蚀工艺来加工所有的切削刃。”

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但是,侵蚀PCD和硬质合金粘结剂相遇的区域会带来挑战。Nathan解释说,通常有0.6毫米的PCD层,下面有1毫米的硬质合金层。它们相遇的地方被称为底切,之所以称为底切,是因为传统上,当你从PCD侵蚀到硬质合金时,系统希望过度侵蚀硬质合金,因为它的导电性更强,所以你在硬质合金-PCD的交界处会有很多底切。他说,其结果类似于在人行道下面挖掘。在人行道下面挖比挖穿人行道更容易,但是如果你在下面挖得足够深,人行道就会塌陷,因为下面没有东西可以支撑。

为了解决这个问题,ANCA开发了一个叫做自适应火花控制(ASC)的功能。”它可以感知它正在侵蚀的基材(PCD或硬质合金),并且它可以改变火花曲线,以便为每种材料进行优化。”Nathan解释说。它通过测量它所产生的火花的电压、电流和电阻来做到这一点。该系统使用这些数据来确定它是在侵蚀硬质合金还是PCD,并相应地进行自我调整。通过对每种材料的火花进行优化,减少了欠切,从而提高了刀具的强度,使其不容易发生崩刃,这又增加了刀具的使用寿命。作为一个例子,Nathan描述了ANCA的一个客户,该客户正在生产碳纤维增强塑料的钻头。使用以前的刀具研磨系统,该公司在每个钻头点上得到3或4个孔。实施自适应火花控制后,每个钻头的孔数增加到44个。他说:”从这一特点来看,这些工具的生产率和效率有了巨大的提高。”

对进给率的需求

对于EDG的用户来说,弄清进给率也是一个挑战。Nathan说:”如果你有一个’哑巴’工艺,也就是仅仅使用侵蚀参数,它就会以设定的进给率前进。在许多情况下,它将行驶得太慢,你只是在浪费时间。在其他情况下,你会走得太快,你将有可能实际撞到PCD材料上,这也是不好的。而当电极在五个轴上移动时,就像在EDG中那样,确定进给率变得更加复杂。”

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为了帮助优化进给率并加快EDG过程,ANCA开发了一种称为智能自适应控制(IAC)的功能。”当你实际上没有侵蚀任何东西,因为侵蚀间隙太宽时,它减少了空气时间,” Nathan解释说。据该公司称,这可以减少多达30%的空气时间。它还有助于防止轮子和零件之间的接触,因为这可能会损坏两者。他补充说,对于制造微型工具来说,这真的很重要,因为如果砂轮与工具接触,就会使工具折断。

Nathan说,微型工具(小于0.5毫米的工具)是ANCA的EDG系统的一个主要应用。该公司目前看到亚洲市场对这些能力的需求很大。他们在印刷电路板(PCB)中使用了大量的陶瓷,而陶瓷是非常具有攻击性的,正因为如此,市场正在更多地转向PCD类型的工具,该公司也看到欧洲和美国市场对医疗和铝应用的微型工具的询问。

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