التعريف بأداء مواد PEEK المقواة بألياف الكربون والخصائص الهيكلية للأجزاء المصنوعة من هذه المادة، وتحليل الصعوبات في معالجة هذه المواد، واختيار أدوات الماس متعدد البلورات والأدوات الأخرى كأشياء بحثية، واستكشاف أدوات الماس متعدد البلورات بناءً على تصميم متعدد البلورات تجارب عملية مقارنة تطبيق أدوات الماس في معالجة البلاستيك المقوى بألياف الكربون (PEEK5600CF30) ومعلمات المعالجة للأدوات شائعة الاستخدام.
1 مقدمة
تعمل مادة PEEK المقواة بألياف الكربون على تحسين مقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية للمادة بشكل فعال بعد إضافة ألياف الكربون. إنه بلاستيك هندسي خاص ذو أداء ممتاز. من بينها، مقاومة التآكل العالية والخصائص الميكانيكية المتميزة لمواد PEEK5600CF30 تجعلها تستخدم على نطاق واسع في الختم المحكم ودعم أجزاء تحديد المواقع. تمت مواجهة مشكلات كبيرة أيضًا عند تحويل مواد PEEK5600CF30، مثل التآكل السريع للأداة وانخفاض كفاءة المعالجة. عند معالجة أبعاد عالية الدقة، تتغير قيمة تعويض الأداة بشكل كبير، وليس من السهل ضمان دقة المعالجة. تتميز مادة أداة PCD (الماس متعدد البلورات) بمزايا تركيبة الجسيمات الضيقة، وليس من السهل كسرها ومقاومة التآكل العالية. كأداة تحول، يمكن للزوايا الأمامية والخلفية أن تصل إلى قيمة كبيرة وقوة القطع صغيرة. إنها مناسبة لمعالجة المواد غير المعدنية [1- 3].
2 الخصائص الهيكلية وقضايا معالجة الأجزاء
إن حلقة تقليل تآكل خطاف الإخراج التي تمت معالجتها بواسطة وحدة المؤلف مصنوعة من البلاستيك الهندسي المقوى بألياف الكربون PEEK5600CF30. سمك جدار الجزء هو 1 مم، وقيمة خشونة السطح للفتحة الداخلية والدائرة الخارجية Ra هي 1.6μm، وقطر الدائرة الخارجية 30 ~ 55 مم. ، الطول هو 1 ~ 10 مم، ويظهر هيكل الجزء والعرض ثلاثي الأبعاد في الشكل 1 والشكل 2.
صورة
الشكل 1: هيكل الحلقة المضادة للاحتكاك
الشكل 2: عرض ثلاثي الأبعاد للحلقة المضادة للاحتكاك
توجد حاليًا ثلاث مشكلات رئيسية تواجه معالجة المواد البلاستيكية الهندسية الخاصة بـ PEEK: أولاً، استخدام أدوات الكربيد للمعالجة، وعمر الأداة سيئ للغاية؛ ثانيا، لا يمكن ضمان دقة الأبعاد وخشونة السطح للأجزاء بشكل فعال أثناء المعالجة، واستقرار الجودة ضعيف؛ ثالثًا، كفاءة المعالجة منخفضة ويجب تحسين معلمات القطع [4، 5].
3 حلول
3.1 أدوات القطع PCD
تتكون أداة PCD العامة من ثلاثة أجزاء: أداة معدنية ورقعة PCD وطبقة لاصقة. الشكل 3 عبارة عن رسم تخطيطي لهيكل شفرة PCD النموذجي. يتم توصيل مصفوفة معدن الكربيد الأسمنتي ورقعة PCD بطبقة لاصقة.
صورة
الشكل 3: أداة PCD
يتم تحديد جودة أدوات PCD بشكل أساسي من خلال جودة طحن تصحيحات PCD وجودة المواد الخاصة بتصحيحات PCD. في الوقت الحاضر، تمكنت كبرى الشركات المصنعة لأدوات PCD المحلية من تحقيق التوطين والمعالجة الدقيقة لمواد PCD. لذلك، انخفض سعر أدوات القطع PCD المحلية من كونها بعيدة المنال في التسعينيات إلى نفس سعر الكربيد عالي الجودة. ومع ذلك، بالمقارنة مع أدوات PCD المستوردة، لا تزال أدوات PCD المحلية تعاني من بعض أوجه القصور، مثل الجودة غير المستقرة وعمر الخدمة القصير. تستخدم بعض أدوات القطع PCD المحلية مواد مستوردة. نظرًا لمستويات المعالجة المحلية، لا تزال تكنولوجيا المعالجة الطرفية الخاصة بهم متخلفة عن الدول الأجنبية. وفقًا لحجم جزيئات الماس التي تتكون منها المادة، يتم تقسيم مواد PCD شائعة الاستخدام إلى درجات 20 و30 و30 مليونًا. كلما زاد حجم الجسيمات، كلما زادت درجة المادة. على غرار حجم جسيمات الكربيد الأسمنتي، تتمتع أحجام الجسيمات الأكبر بمقاومة أفضل للتآكل ومناسبة لمعالجة المواد الأكثر صلابة.
3.2 اختيار الأداة
مع معالجة الحلقة المضادة للتآكل لخطاف القذف للجزء النموذجي المصنوع من PEEK5600CF30 ككائن اختبار، تم استخدام أدوات الكربيد وأدوات PCD للمعالجة على التوالي. وقد لوحظ الفرق في تغيرات قيمة التآكل والتآكل بين الاثنين، وتمت مقارنة معلمات المعالجة لكليهما. يتم عرض مادة الشفرة ومعدات المعالجة وعدد الأجزاء المعالجة في الجدول 1.
الجدول 1: مادة الشفرة ومعدات المعالجة وعدد الأجزاء المعالجة
صورة
أثناء عملية تصنيع إدخالات الكربيد الأسمنتي، من المحتمل حدوث تآكل الحفرة وتآكل الجوانب وتآكل الأخدود على وجه المجرفة. في المرحلة الأولى من تآكل الأداة، تكون حافة القطع عرضة للتشقق بسبب قذف ألياف الكربون؛ يتلف طلاء سطح أشعل النار بسرعة تحت احتكاك مادة ألياف الكربون، وتتآكل مصفوفة الشفرة بسرعة، مما يؤدي إلى تقليل قوة الحافة بشكل أكبر وتكثيف تلف الحافة المتطورة؛ في مرحلة التآكل الشديدة، يتآكل السطح الجانبي للأداة بشكل خطير ويتلف الشكل القوسي لطرف الأداة (انظر الشكل 4)، مما يؤدي إلى انخفاض في دقة تصنيع الأجزاء، وتشويه ونتوءات خطيرة، و لا يمكن ضمان جودة السطح.
صورة
الشكل 4: الشكل القوسي لطرف الأداة تالف
قيمة نصف قطر قوس طرف الأداة للشفرة الموضحة في الشكل 4 والتي تم قياسها باستخدام مجهر إلكتروني عالي الطاقة من OLYMPUS هي 0.34 مم، ونصف قطر طرف الشفرة غير المستخدمة هو 0.4 مم. يظهر الفرق أن انحراف موضع طرف الأداة النظري هو -0.06mm. عند المعالجة وفقًا لموضع طرف الأداة الذي تم قياسه عند معالجة الجزء الأول، فهذا يعني أن خطأ كفاف معالجة الجزء هو +0.06 مم. بمقارنة صورة تسامح سمك الجدار لأجزاء الحلقة المضادة للاحتكاك بالملليمتر، فإن هذا التسامح يكفي للتسبب في تخريد الأجزاء.
بعد استخدام أدوات قطع الماس متعدد البلورات PCD، تم تحسين تآكل الأداة بشكل فعال. في ظل نفس وقت المعالجة وظروف القطع، فقط وجه الشفرة للشفرة لديه درجة منخفضة من التآكل، وحافة القطع سليمة بشكل أساسي، ويحافظ الشكل القوسي لطرف الأداة على دقة عالية (انظر الشكل 5)، ودقة المعالجة تم تحسين الأجزاء بشكل كبير.
صورة
الشكل 5: يحافظ الشكل القوسي لطرف الأداة على دقة عالية
يوضح الشكل 5 أن نصف قطر قوس طرف الأداة للشفرة المقاسة باستخدام مجهر إلكتروني عالي الطاقة من OLYMPUS هو 0.385 مم، ونصف قطر طرف الأداة للشفرة غير المستخدمة هو 0.4 مم. يظهر الفرق أن انحراف موضع طرف الأداة النظري هو -0.015mm. عند المعالجة وفقًا لموضع طرف الأداة الذي تم قياسه عند معالجة الجزء الأول، فهذا يعني أن خطأ كفاف معالجة الجزء هو +0.015 مم. بمقارنة صورة تفاوت سمك الجدار لأجزاء الحلقة المضادة للاحتكاك بالملليمتر، لا تزال الأجزاء مؤهلة في هذا الوقت.
من خلال هذا الاختبار، يمكن استنتاج أن إدراجات الكربيد ليست مناسبة لتحويل المواد PEEK5600CF30، وأدوات PCD مناسبة لتحويل المواد PEEK5600CF30. إن استخدام أدوات PCD من الدرجة 20 يمكن أن يلبي الاحتياجات. يظهر الشكل 6 أداة تحويل PCD الأسطوانية المحددة في المعالجة الفعلية.
صورة
الشكل 6: أداة تحويل PCD الخارجية
3.3 تحليل خطأ معالجة دقة الأبعاد
(1) تأثير قوة القطع على معالجة الحلقات المضادة للاحتكاك. أثناء معالجة الأجزاء، إذا تم تجميع برنامج CNC وفقًا للحجم الطبيعي لأجزاء الحلقة المضادة للاحتكاك، فقد وجد أن شكل الثقب الداخلي والدائرة الخارجية بعد المعالجة يكون مستدقًا: على طول 1 0 إلى 12 ملم، تباين الثقب الداخلي للجزء هو 0.04~0.05 ملم، وتباين الدائرة الخارجية 0.01~ 0.03 ملم. يظهر شكل الثقب الداخلي والدائرة الخارجية في الشكل 7.
صورة
أ) الحالة النظرية للأجزاء بعد المعالجة ب) الحالة الفعلية للأجزاء بعد المعالجة
الشكل 7: الثقب الداخلي وشكل الدائرة الخارجية
يتم تحليل السبب في أن الجزء الفموي من الجزء لديه صلابة منخفضة، وتفسح الأداة المجال أثناء عملية القطع. بعد المعالجة والتصحيح، يتم تعويض استدقاق الأجزاء بعد المعالجة في برنامج CNC لضمان دقة المعالجة بشكل أفضل. بعد المعالجة التجريبية للأجزاء، هناك علاقة مباشرة بين كمية القطع للثقب الداخلي والطول المحوري للأجزاء. يزداد الحجم المحوري ويزداد تشوه الفتحة. بعد تعويض الاستدقاق أثناء عملية البرمجة، يمكن تحسين دقة تصنيع الأجزاء بشكل فعال.
(2) تأثير تآكل الأداة على دقة الأبعاد وجودة سطح الأجزاء. بأخذ معالجة أجزاء الحلقة المضادة للاحتكاك كمثال، فإن الوضع الذي تم التحقق منه في الموقع هو كما يلي: بعد معالجة 40{{10}} قطعة، بسبب التآكل الشديد للأداة، إذا كانت إذا استمر استخدامه، فمن المستحسن معالجة 50 قطعة في كل مرة. اضبط قيمة تعويض الأداة واستدقاقها مرة واحدة، واضبط قيمة القطر بمقدار 0.02 مم في كل مرة. شروط المعالجة هي: استخدام أداة الآلة CTX310 CNC لمعالجة مخزون شريط PEEK5600CF30، والأداة عبارة عن أداة حفر ثقب داخلي PCD محلية. معلمات المعالجة: سرعة المغزل 1800r/min، معدل التغذية 0.06mm/r، بدل المعالجة النهائية 0.05mm، لا يوصى بمواصلة استخدامه بعد 700 إلى 800 قطعة، ويجب تغيير الأداة. سبب هذه العملية هو زيادة قوة القطع بسبب تآكل الأداة، مما يؤثر بدوره على دقة الأبعاد وجودة سطح الجزء. يجب تعديل قيمة إزاحة الأداة وبرنامج CNC في الوقت المناسب لضمان معدل تأهيل معالجة الأجزاء.
3.4 معلمات القطع
يوضح الجدول 2 درجات أداة PCD الموصى بها ومعلمات القطع المقابلة. شروط استخدام هذه المعلمة: أداة آلة المعالجة عبارة عن مخرطة CTX310 CNC، وسمك جدار الجزء أكبر من أو يساوي 1 مم، وقطر الدائرة الخارجية للمعالجة هو 30 ~ 50 مم. بالإضافة إلى ذلك، يرجى ملاحظة أن الشركة المصنعة لشفرة PCD المستخدمة أعلاه هي SECO (Seco)، ويمكن ضبط معلمات الأدوات الخاصة بالعلامات التجارية الأخرى بشكل دقيق على هذا الأساس.
الجدول 2: درجات أداة PCD الموصى بها ومعلمات القطع المقابلة
