PCD刀具应用

在 cpk 1.35 时达到 IT 6 (占公差带的65%).
例如 20h6 = 13µm时, cpk 1.67 = 5.2µm
极限:
最小磨削公差
3.0µm
Unimess 测量精度
1.5µm
终端用户测量精度
1.5µm
所有日期的所有刀具
间精度的离散
6.0µm
直径变化与刀p 具寿命
Measuring tolerance End user
Hole nominal
/孔名义尺寸
Tool Nominal
/刀具名义尺寸
Tool low tolerance
/刀具下公差
Hole diameter
/孔的直径
Hole diameter if tool is low end
High toleranz
可调式刀刃
退一点螺钉可调小直 径
进一点螺钉可调大直径
表面发黑
降低乳化液的浓度以利 于更好的散热
增加冷却液的流量.
减小刃带宽度
加大背锥
以切削刃后角取代圆刃 带
检查PCD圆刃带的磨削工 序.
这或许有不同的因素共 同造成.
我们能达到怎样的公差要求
在 cpk 1.67 时达到 IT 7 (占公差带的40%).
进给方向
镗刀形式介绍-样式 3
旋转方向
特殊导引角
•无毛刺 •需研磨 •刀具会因为有第二后角而提升加工速度 •能达到好的刀具自引导功能 •大切削余量 •用于通孔 •盲孔但是没有特别指明工件孔底形状的
进给方向
镗刀形式介绍-样式 4
圆形刃尖
旋转方向
• 没有径向切削阻力
• 用于粗加工
• 用于断续切削加工
条大8~9µm
我们能达到怎样的表面粗糙度
可以达到Rz 5甚至更小一点, 要达到Rz 1是困难的 可以达到Rt 5 可以达到Ra 0.63甚至更好, 小到0.25 并非十拿九
稳. 用特殊刃口设计Rz 可以达到12µm TP(接触面积) 60 – 80% 是可能的
复杂形状刀具
可调式刀刃可得到指定表面粗糙度
/刀具寿命末端的孔 直径
可调式刀刃的直径变化与刀具寿命
mm
/刀具寿命末端的 孔直径
20,012 20,01
20,008 20,006 20,004 20,002
20 19,998
Diamter Development with adjustment 可调式刀刃的直径变化
刀具To公ol差toelrance
/上公差
1 1000 4000 8000 12000 16000 25000 50000 75000100000125000 holes
PCD 破裂
因为PCD的水晶结构，通过对受力方向的分析, 它会告诉你是什么引起了PCD破裂.
切削时破裂
拿动时破裂
如果在显微镜下观察破裂处像焊纹状, 表 明刀具撞过金属物或来自上道工序的尖锐 断屑钩到所致.

经
验
与
解
刀
决 问 题
具 应
之
用
道
的
交
流
.
简单易用之PCD / 基础 1
PCD刀片焊接式刀具
• 我们的客户要求采用刀片焊接式刀具以降低操作 者对产品品质的影响.
• 其结果是刀具不可以被改变，重新设置或调整. 如此客户将完全依赖刀具的表现.
• 如果刀具有问题,客户只能换一把刀装在机器主 轴上.
• 尽管有时刀具没有任何问题, 如果终端用户的 测量方法不正确，他们也只能换刀.
孔的形状
问题解答
星形的轮廓表明刚性太差. 用添加导条 , 加大刃带宽度, 减小切削刃直径与导 条直径差. 降低转速, 提高进给速度来 解决问题.
加工嘈声，加工振纹
降低转速 提高进给速度 加大加工余量 采用不对称槽型设计 采用三刃设计 查明其在进刀时还是在退刀
时发生, 可在进刀结束时停 掉主轴并小心的退刀，查看 内孔以查明.
刚性不足
总结 孔内加工阻力过大
星形轮廓
• 降低转速 • 提高进给速度 • 加大刃带宽度 • 不对称槽形设计 • 槽面高过中心线 • 采用导条
解决方法
多边形轮廓
• 提高转速 • 降低进给速度 • 减小刃带宽度 • 加大背锥 •槽面低过中心线 •增加切削刃直径与导条直径差
镗刀形式介绍
缩写注解
D = 刀具直径 RS = 圆刃带宽度 S = PCD层厚度 W = 直径后角
加工状况分析4步骤
步骤3: 从1000rpm开始 增量1500rpm保持进给速 度不变打一排孔(5~12).
12
3
4 56
取加工状况许可的最高 fz 0.15mm 转速并减小20%. 比如 rpm5:2500, rpm6:4000 rpm7:5500, 至 rpm12:13000
10000rpm.
转速
PCD 对切削速度不敏感 .
1,000rpm时的刀具性能 与15,000rpm时相同
高转速伴随而来的是振 动.
冷却与润滑
主要作用是输送切屑(95 – 97%). 用乳化液还是切屑油对加工效果影响几乎相同. 切屑油使工件表面粗糙度更好. 乳化液具有更好的散热性. 冷却液孔的位置也是影响刀具性能的要素. 将切屑从孔中排出比润滑作用更重要.
PCD 应用并不复杂, 我们不必关注加工速度, 切削阻力, 硬质合金种类等. 让事情变得简单. 复杂的形状, 预期等, 只能产生
混乱. 我们最大的对手是切屑, 它们必须从被加工孔中排
走.
工程应用目录
PCD的优劣点 基础 加工余量 加工参数 冷却和润滑 加工条件限制 进给及退刀攻略 问题解答 改进措施的重要数据
我们需要什么辅助来解决问题
• 显微镜 • 内窥镜 • 磁力座 • 千分表 • 对不同刀具的测量方案 • 扭力扳手 • 内六角扳手 • 偏摆仪.
要改进刀具请做检查列表
列出所有图纸上的尺寸，刀号，铸件图(零件图) 或剖面，局部图，如果可能也收集零件样品.
获取机器图纸，带有进给数度和转速的程序，所 配套的粗加工刀，冷却液压力和种类.
mm
20.011 20.01
20.009 20.008 20.007 20.006 20.005 20.004 20.003 20.002 20.001
20 19.999 19.998
刀具公差 3µm
终端用户测量公差
1 1000 4000 8000 12000 16000 25000 50000 75000 100000 Parts
从切削刃直径到导条直径
在导条的做法上, Mapal和WWS是不同的. Mapal刀具装上导条目的是让导条直接撑住加工表
面,
WWS的导条浮动在孔内, 在孔内引导和稳定道具.
如果缩孔, 我们必须让PCD直径比硬质合金导条更 大.
通常是3~4µm. 如果缩孔有时候我们必须让PCD直径比硬质合金导
Hole nominal
/孔名义尺寸
Hole high toleranz
/孔的上公差
Low tolerance
/孔的下公差
Tool Nominal
/刀具名义尺寸
Tool low tolerance
/刀具下公差
Hole diameter
/孔的直径
Hole diameter if tool is low end
加工案例一
阀体 – 前道加工
二刃设计 利用刀体做出六个导条 硬质合金刀体
加工案例一
阀体 – 精加工
2+6刃设计 由PCD切削刃产生导向功能 硬质合金刀杆 (可调节式法兰)
加工案例二
油泵壳体精加工
四刃设计 利用刀体做出四根导条 硬质合金刀杆 第二阶用刀尖圆角设计
加工案例二
油泵壳体精加工
2+4刃设计 从第一段就开始用导条 钢质刀杆 第二段用刀尖圆角设计
采用复杂的设计并不总是有帮助的.
加工余量
建议直径方向1mm 余量小并不一定好. (比
如典型的精镗加工余量 是0.3mm) 余量太小会使 刀具没有在真正切削 最大加工余量受限于机 器的排屑能力
加工参数
进给
大进给比小进给好. 从0.05mm到0.25mm 每
刀片每转.
最大进给量取决于从被 加工孔中排屑的能力.
PCD的优劣点
优点
超耐磨性 中等表现的加工速度 低加工阻力 不存在铝加工的粘屑 稳定的供给品质
缺点
易崩刃 只可完成较小尺寸变化
加工
材质昂贵 难加工
基础
在刀具设计过程中必须考虑所有的可能 性去降低不利点的影响并发挥其优点.
PCD 会很容易掌握如果我们能了解一些 基本知识.
7
8
9 10 11 12
步骤4: 将得到的数据做成表格如果有问题改换试验数 据重复以上步骤试验.
问题解答
刀具直径和孔直径的比较
理想的孔直径是比刀具直 径大3 -4µm
如果孔直径超差则90%的可 能是刀具的圆跳动超差,
修正刀具到圆跳动符合要 求.
问题解答
刀具直径和孔直径的比较
如果孔直径变小, 问题的产 生不是形状精度超差就是加 工后的缩孔.
问ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解答
刀具直径和孔直径的比较
注意, 不同的测量方法其 结果也有些微的不同. 气 动量规的测量结果会比3D 测量仪的结果大大约1~2 µm.
孔的形状
问题解答
多边形的轮廓表明孔加工时刀具承受 高的加工阻力或刚性不够. 用减小刃 带宽度, 增加切削刃直径与导条直径 差. 提升刀具转速来解决问题.
12
3
4
步骤2: 以恒定的 转速（1000rpm)不 同的进给速度打一 排孔(1~4)，以直 径，形状和表面粗 糙度为基础分析结 果.
N 1000rpm fz 1: 0.05mm, 2: 0.10mm, 3: 0.15, 4: 0.20mm
选取最佳结果并用恒定的每刀片进给速度 做接下来的测试. 比如 fz 0.15mm.
简单易用之PCD / 基础 2
PCD刀片焊接式刀具
• 我们的有些应用会很棘手, 如果没有改进 措施我们将不能保证刀具的表现.
• 其结果是我们不得不通过机器生产商将我 们的刀具销售到客户那边，在我们的能力范 围内去重现刀具的品质, 尺寸精度和表现， 通过不断试刀和改进措施去帮助他们.
简单易用之PCD / 基础 3
• 用于薄壁工件加工
• 此圆角需磨削加工
• 只可在EWAG或EWA LINE上加工
进给方向
• 加大圆角可得到更好的工件表面粗糙度
• 用于通孔
• 用于盲孔时要根据孔底角上圆角情况许可而 定
镗刀形式介绍-样式 5
旋转方向
圆形刃尖的特殊形
• 没有径向切削阻力
• 用于粗加工
• 用于断续切削加工
• 用于薄壁工件加工
二刃设计
不规则分布使 切削刃能自行支撑
多刃设计
镗刀形式介绍
在刀体上做出导条
双刃镗孔，切削刃失 切，刀具失去支撑
二刃设计
四根导条使 刀体能自行支撑
二刃加导条设计
镗刀形式介绍
用PCD 刃导向(PCD导向刃位于切削刃后面)
-增加纯粹导向刃口 - 没有切削功能
- 主要的切削刃段位于导向刃口之前大约
0.2mm处 - 不规则分布(不等分) - 厚PCD层(1mm或更厚) - 容易修磨
进给及退刀攻略
RT
RT 快速移动一直到孔加工的
起点
F1 进给速度 1
F2 进给速度 2, 比 F1 低
F1
Fr (RT) 50%, 在孔底的最后0.15mm处
.
不要使用停顿时间.
F2
Fr 退刀时间, 如果可能与RT
相同快速移动.
加工状况分析4步骤
步骤1: 先关注一 下切屑
获取三座标值，圆度和圆柱度图表，来自加工现 场的测量数据，找出现场是否还有其他量仪例如 气动量规.
测量刀具，包括外径，背锥，导条直径，PCD的刃 带宽度，检查跳动. 用不同的量仪检查刀具尺寸 以作比较.
检查表面粗糙度, 并照相等.
改进程序
是什么让改进方法获得成功
协调性及机器制造商，用 户和刀具生产者之间畅通 的信息交流
• 此圆角需磨削加工
• 只可在EWAG或EWA LINE上加工
进给方向
• 加大圆角可得到更好的工件表面粗糙度
• 用于通孔
• 用于盲孔时要根据孔底角上圆角情况许可而 定
镗刀形式介绍-样式 6
旋转方向
圆刃带
• 绝对避免采用 • 会得到不可预计的形状公差
进给方向
镗刀形式介绍
增加切削刃数
双刃镗孔，切削刃失 切，刀具失去支撑
镗刀形式介绍-样式 1
旋转方向
标准导引角
• 几乎60%的镗刀可以采用 • 需研磨 • 最好做成圆刃带 • 用于通孔 • 盲孔但是没有特别指明工件孔底形状的
进给方向
镗刀形式介绍-样式 2
旋转方向
特殊导引角
• 无毛刺 • 需研磨 • 刀具会因为有第二后角而提升加工速度 • 能达到好的刀具自引导功能 • 更可以做成 0.05 x 45° • 用于通孔 • 盲孔但是没有特别指明工件孔底形状的