硬质合金模具直接铣削

在模具制备工艺中,为提高模具的精确度,通常采用镀附硬质合金端面铣削来进行直接铣削。伴随着制造商们对模具硬质要求的提高,从而出现了聚晶金刚石(PCD)刀具、金刚石镀附硬质合金刀具、单晶金刚石(SCD)刀具,都可以用于硬质材料直接铣削。

对于硬质合金模具直接铣削,传统PCD刀具的硬度不足以满足其要求,SCD的强度也不够,PCD和金刚石镀附工具的锋利度也不够。因此无粘结剂纳米聚晶金刚石(BL-PCD)便应运而生。BL-PCD的硬度比PCD和SCD高、锋利度要比PCD和金刚石镀附都要好;适宜硬质合金模具直接铣削,特别是精加工。

超高温高压条件下,将纳米石墨直接转化为无粘结剂的纳米金刚石,合成的BL-PCD牢固地结合在一起,金刚石颗粒直径为10纳米左右,传统PCD含有粘结剂Co,硬度约40-60GPa;SCD的硬度约60-120GPa。

硬质合金模具高效铣削:工件材料为精细颗粒硬质合金A1,91.4HRA,WC颗粒尺寸为0.7μm。主轴速度为4000,切割深度ap=5μm,进给速度Vf=800mm/min,精磨总时间为38分钟。结果显示,工件获得良好的表面整体质量,Ra低于15nm。

BL-PCD端面铣削加工表面粗糙度:工件材料为超精细颗粒硬质合金,HRA92.5,WC颗粒尺寸为0.5μm。BL-PCD端面铣削用于精细加工:金刚石镀附端面铣削用于粗糙、半精细加工。在该实验中,主轴速度N=4000,进给速率Vf=120mm/min,切割深度ap=0.003mm,精铣总时间为150分钟。工件表面粗糙度在凹形中心处为8nm,45°处为7nm。切削刃损伤很轻微,侧面磨损仅4μm,没有出现碎屑和严重损伤。

实验利用超高压技术研制出BL-PCD(无粘结剂纳米聚晶金刚石)工具,硬度和韧性都要比SCD的高,切削刃比传统PCD工具要高。BL-PCD球端面铣削可以应用在硬质合金模具直接铣削中,实现较好的表面粗糙度,小于10nm。

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