Por que as ferramentas PCD exigem métodos de usinagem "não{0}}tradicionais"
Quando as ferramentas precisam processar materiais altamente abrasivos,{0}}difíceis de-usinar e, ao mesmo tempo, atender a requisitos de longa-vida útil e precisão geométrica estável, materiais de diamante policristalino (PCD) são frequentemente escolhidos-as aplicações típicas incluem materiais compostos, ligas de metais não{4}}ferrosos e painéis à base de madeira-de alto-desempenho. No entanto, a dureza ultra-alta e a excelente resistência ao desgaste do PCD não apenas trazem vantagens de desempenho, mas também aumentam significativamente a dificuldade de processamento, dificultando a conclusão de conformação e reafiação de alta-qualidade apenas por meio de processos de retificação tradicionais. Em sistemas de processo tradicionais, a usinagem por descarga elétrica (EDM) ou a usinagem por erosão, bem como os processos de retificação de compostos direcionados, geralmente são utilizados para compensar isso -, mas esse tipo de método geralmente ocorre às custas de eficiência de processamento limitada, fluxo de processo complicado e recursos insuficientes de processamento de micro{12}}geometria.
Como uma tecnologia alternativa emergente com vantagens significativas, o processamento a laser está sendo gradualmente aplicado nesta indústria. Sua principal vantagem é que ele pode gerar diretamente arestas de corte, estruturas quebra-cavacos e características geométricas finas complexas com alta flexibilidade de processo. Este artigo analisa a aplicação de galvanômetros no processamento a laser de ferramentas de corte de PCD, cobrindo os dois estágios principais de fabricação e reafiação de ferramentas, e orienta os principais requisitos técnicos de sistemas de galvanômetros em aplicações práticas baseadas em processos típicos de processamento de PCD. Com base nisso, essas necessidades são mapeadas para dois tipos de galvanômetros de varredura SCANLAB que são amplamente utilizados em microusinagem de alta-precisão e produção industrial:
Posicionamento de aplicação do laser na fabricação e reafiação de ferramentas de PCD
Quando o "processamento a laser" é mencionado no campo da fabricação de ferramentas de PCD, geralmente se refere ao processo de ablação a laser, que remove materiais por meio de vaporização ou pulverização, em vez de fusão ou corte no sentido tradicional. No processo real de processamento de ferramentas, a tecnologia laser é usada principalmente em dois links principais:
A) Fabricação de novas ferramentas
Modelagem direta da aresta de corte, da face de saída e da geometria do flanco em pastilhas de PCD soldadas ou em camadas Usinagem de alta-precisão de quebra-cavacos e estruturas de reforço de aresta em pastilhas intercambiáveis ou ferramentas rotativas
Processamento de microestrutura funcional para melhorar o desempenho de corte (como texturas anti-atrito, áreas de borda controladas, etc.)
B) Reafiar ferramentas desgastadas
Restaure com precisão o perfil da aresta de corte enquanto mantém o plano de referência da ferramenta inalterado
Reconstruir características micro{0}}geométricas (incluindo arco de aresta, chanfro, chanfro negativo e estrutura quebra-cavacos)
Permite reparos localizados para evitar a remoção excessiva de material e, ao mesmo tempo, otimizar a economia da ferramenta
O processamento tradicional de ferramentas é baseado principalmente em retificadoras, que são amplamente utilizadas na fabricação e reafiação de vários tipos de ferramentas (como fresas, brocas, etc.). Em um ambiente de fabricação de ferramentas paralelas de múltiplos-processos, o processamento a laser e a retificação tradicional geralmente têm uma relação complementar: o processo de retificação é principalmente adequado para o processamento de materiais de metal duro e aço rápido-(HSS), bem como a formação de formas geométricas parciais; enquanto o processamento a laser é mais adequado para materiais superduros e cenários de aplicação que exigem alta flexibilidade micro{4}geométrica.
Posicionamento de aplicação do laser na fabricação e reafiação de ferramentas de PCD
Quando o "processamento a laser" é mencionado no campo da fabricação de ferramentas de PCD, geralmente se refere ao processo de ablação a laser, que remove materiais por meio de vaporização ou pulverização, em vez de fusão ou corte no sentido tradicional. No processo real de processamento de ferramentas, a tecnologia laser é usada principalmente em dois links principais:
A) Fabricação de novas ferramentas
Modelagem direta da aresta de corte, da face de saída e da geometria do flanco em pastilhas de PCD soldadas ou em camadas Usinagem de alta-precisão de quebra-cavacos e estruturas de reforço de aresta em pastilhas intercambiáveis ou ferramentas rotativas
Processamento de microestrutura funcional para melhorar o desempenho de corte (como texturas anti-atrito, áreas de borda controladas, etc.)
B) Reafiar ferramentas desgastadas
Restaure com precisão o perfil da aresta de corte enquanto mantém o plano de referência da ferramenta inalterado
Reconstruir características micro{0}}geométricas (incluindo arco de aresta, chanfro, chanfro negativo e estrutura quebra-cavacos)
Permite reparos localizados para evitar a remoção excessiva de material e, ao mesmo tempo, otimizar a economia da ferramenta
O processamento tradicional de ferramentas é baseado principalmente em retificadoras, que são amplamente utilizadas na fabricação e reafiação de vários tipos de ferramentas (como fresas, brocas, etc.). Em um ambiente de fabricação de ferramentas paralelas de múltiplos-processos, o processamento a laser e a retificação tradicional geralmente têm uma relação complementar: o processo de retificação é principalmente adequado para o processamento de materiais de metal duro e aço rápido-(HSS), bem como a formação de formas geométricas parciais; enquanto o processamento a laser é mais adequado para materiais superduros e cenários de aplicação que exigem alta flexibilidade micro{4}geométrica.
Janela do processo de processamento a laser PCD: qualidade, eficiência de produção e controle de risco
A qualidade do processamento de PCD geralmente é avaliada de forma abrangente a partir das seguintes dimensões principais:
·Integridade da lâmina (sem micro lascas, largura consistente da lâmina, raio da lâmina controlável)
·Qualidade da superfície da face de saída e da face de flanco (afeta diretamente o nível de força de corte e o comportamento de desgaste da ferramenta)
Precisão geométrica (incluindo precisão angular, recursos relacionados ao desvio-e precisão de posição geométrica crítica)
Atualmente, uma tendência de desenvolvimento significativa são os lasers de pulso ultracurto (USP)-lasers de picossegundo e femtossegundos.
O uso da tecnologia continua a crescer. Em comparação com os métodos tradicionais de processamento de-pulsos longos, o laser USP pode reduzir significativamente os efeitos térmicos e obter melhor qualidade de superfície e recursos de controle de limites no processamento de materiais de alta-dureza.
Durante o processamento a laser PCD, os principais fatores de risco incluem:
·Zona-afetada pelo calor (HAZ) e risco de grafitização (intimamente relacionado ao processo específico e pode ser efetivamente suprimido por meio de estratégia de pulso, seleção de comprimento de onda e otimização de parâmetros de processo)
·O problema da redeposição de detritos (quando a eficiência de remoção de cavacos ou o planejamento do caminho de varredura é insuficiente, pode levar ao embotamento da borda ou à deterioração da rugosidade da superfície usinada)
·Erro de precisão de posicionamento de pulso (especialmente sob condições de alta frequência de repetição, quando o controle de movimento e o disparo do laser não estão estritamente sincronizados)
É neste elo crítico que o desempenho do sistema galvanômetro não é mais apenas um “item de melhoria de desempenho”, mas evoluiu diretamente para uma restrição central que afeta a qualidade e a estabilidade do processamento.
