Memperkenalkan kinerja bahan PEEK yang diperkuat serat karbon dan karakteristik struktural bagian-bagian yang terbuat dari bahan ini, menganalisis kesulitan dalam pemrosesan bahan tersebut, memilih perkakas berlian polikristalin dan perkakas lainnya sebagai objek penelitian, dan mengeksplorasi perkakas berlian polikristalin berdasarkan desain beberapa percobaan proses komparatif. Penerapan alat intan dalam pengolahan plastik yang diperkuat serat karbon (PEEK5600CF30) dan parameter pemrosesan alat yang umum digunakan.
1 Kata Pengantar
Bahan PEEK yang diperkuat serat karbon secara efektif meningkatkan ketahanan aus dan sifat mekanik material setelah menambahkan serat karbon. Ini adalah plastik rekayasa khusus dengan kinerja luar biasa. Diantaranya, ketahanan aus yang tinggi dan sifat mekanik yang luar biasa dari material PEEK5600CF30 membuatnya banyak digunakan dalam penyegelan kedap udara dan mendukung komponen pemosisian. Masalah besar juga ditemui saat membubut material PEEK5600CF30, seperti keausan pahat yang cepat dan efisiensi pemrosesan yang rendah. Saat memproses dimensi presisi tinggi, nilai kompensasi pahat sangat berubah, dan keakuratan pemrosesan tidak mudah dijamin. Bahan perkakas PCD (polycrystalline diamond) memiliki keunggulan kombinasi partikel yang rapat, tidak mudah pecah dan ketahanan aus yang tinggi. Sebagai alat pemutar, sudut depan dan belakang dapat mencapai nilai yang besar dan gaya potong yang kecil. Sangat cocok untuk mengolah bahan non-logam [1- 3].
2 Karakteristik struktural dan masalah pemrosesan bagian
Cincin pengurang keausan kait ejeksi yang diproses oleh unit penulis terbuat dari plastik rekayasa yang diperkuat serat karbon PEEK5600CF30. Ketebalan dinding bagian adalah 1mm, nilai kekasaran permukaan lubang dalam dan lingkaran luar Ra adalah 1,6μm, dan diameter lingkaran luar adalah 30~55mm. , panjangnya 1~10mm, struktur bagian dan tampilan tiga dimensi ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2.
gambar
Gambar 1 Struktur cincin anti gesekan
Gambar 2 Tampilan tiga dimensi dari cincin anti-gesekan
Saat ini ada tiga masalah utama yang dihadapi dalam pemrosesan plastik rekayasa khusus PEEK: pertama, penggunaan perkakas karbida untuk pemrosesan, masa pakai perkakas sangat buruk; kedua, keakuratan dimensi dan kekasaran permukaan bagian-bagian tersebut tidak dapat dijamin secara efektif selama pemrosesan, dan stabilitas kualitasnya buruk; ketiga, pembubutan Efisiensi pemrosesan rendah dan parameter pemotongan perlu dioptimalkan [4, 5].
3 solusi
3.1 Alat pemotong PCD
Alat PCD umum terdiri dari tiga bagian: alat logam, tempelan PCD, dan lapisan perekat. Gambar 3 adalah diagram skema struktur blade PCD pada umumnya. Matriks logam karbida yang disemen dan patch PCD dihubungkan dengan lapisan perekat.
gambar
Gambar 3 Alat PCD
Kualitas alat PCD terutama ditentukan oleh kualitas penggilingan patch PCD dan kualitas bahan patch PCD. Saat ini, produsen alat PCD besar dalam negeri telah mampu mencapai lokalisasi dan pemrosesan bahan PCD secara presisi. Oleh karena itu, harga alat pemotong PCD dalam negeri telah turun dari harga yang tidak terjangkau pada tahun 1990-an menjadi sama dengan karbida berkualitas tinggi. Namun dibandingkan dengan alat PCD impor, alat PCD dalam negeri masih memiliki beberapa kekurangan, seperti kualitas yang tidak stabil dan umur pemakaian yang pendek. Beberapa alat pemotong PCD dalam negeri menggunakan bahan impor. Karena tingkat pemrosesan dalam negeri, teknologi pemrosesan tepi mereka masih tertinggal dibandingkan negara asing. Menurut ukuran partikel intan yang menyusun material tersebut, material PCD yang umum digunakan dibagi menjadi grade 20, 30 dan 30M. Semakin besar ukuran partikel, semakin besar kualitas materialnya. Mirip dengan ukuran partikel karbida semen, ukuran partikel yang lebih besar memiliki ketahanan aus yang lebih baik dan cocok untuk memproses material yang lebih keras.
3.2 Pemilihan alat
Mengambil pemrosesan cincin anti aus kait ejeksi dari bagian khas yang terbuat dari PEEK5600CF30 sebagai objek uji, masing-masing perkakas karbida dan perkakas PCD digunakan untuk pemrosesan. Perbedaan keausan dan perubahan nilai keausan antara keduanya diamati, dan parameter pemrosesan keduanya dibandingkan. Bahan bilah, peralatan pemrosesan, dan jumlah bagian yang diproses ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1 Bahan pisau, peralatan pemrosesan dan jumlah bagian yang diproses
gambar
Selama proses pemesinan sisipan karbida semen, keausan kawah, keausan sayap, dan keausan alur pada permukaan rake cenderung terjadi. Pada tahap awal keausan pahat, ujung tombak rentan retak akibat ekstrusi serat karbon; lapisan permukaan penggaruk cepat rusak akibat gesekan bahan serat karbon, dan matriks bilah cepat aus, menyebabkan kekuatan tepi semakin berkurang dan kerusakan tepi tajam semakin intensif; dalam kondisi parah Pada tahap keausan, permukaan sisi pahat mengalami keausan parah dan bentuk busur ujung pahat rusak (lihat Gambar 4), yang mengakibatkan penurunan akurasi pemesinan suku cadang, flanging dan gerinda yang serius, dan kualitas permukaan tidak dapat dijamin.
gambar
Gambar 4 Bentuk busur ujung pahat rusak
Nilai radius busur ujung pahat bilah yang ditunjukkan pada Gambar 4 diukur menggunakan mikroskop elektron daya tinggi OLYMPUS adalah 0,34mm, dan radius ujung bilah yang tidak digunakan adalah 0,4mm. Perbedaannya menunjukkan bahwa deviasi posisi tool tip teoritis adalah -0.06mm. Jika pemrosesan sesuai dengan posisi ujung pahat yang diukur saat memproses bagian pertama, berarti kesalahan kontur pemrosesan bagian adalah +0.06mm. Bandingkan gambar toleransi ketebalan dinding bagian cincin anti gesekan dalam mm, toleransi ini cukup menyebabkan bagian tersebut terkelupas.
Setelah menggunakan alat pemotong berlian polikristalin PCD, keausan alat telah ditingkatkan secara efektif. Di bawah waktu pemrosesan dan kondisi pemotongan yang sama, hanya permukaan bilah pisau yang memiliki tingkat keausan rendah, ujung tombak pada dasarnya utuh, dan bentuk busur ujung pahat mempertahankan akurasi tinggi (Lihat Gambar 5), akurasi pemesinan bagian telah sangat ditingkatkan.
gambar
Gambar 5 Bentuk busur ujung pahat menjaga akurasi tinggi
Gambar 5 menunjukkan bahwa jari-jari busur ujung pahat dari bilah yang diukur menggunakan mikroskop elektron daya tinggi OLYMPUS adalah 0.385mm, dan jari-jari ujung pahat dari bilah yang tidak digunakan adalah 0.4mm. Perbedaannya menunjukkan bahwa deviasi posisi tool tip teoritis adalah -0.015mm. Jika pemrosesan sesuai dengan posisi ujung pahat yang diukur saat memproses bagian pertama, berarti kesalahan kontur pemrosesan bagian adalah +0.015mm. Bandingkan gambar toleransi ketebalan dinding bagian cincin anti gesekan dalam mm, saat ini suku cadang tersebut masih memenuhi syarat.
Melalui pengujian ini dapat disimpulkan bahwa sisipan karbida tidak cocok untuk membubut material PEEK5600CF30, dan alat PCD cocok untuk membubut material PEEK5600CF30. Penggunaan alat PCD grade 20 dapat memenuhi kebutuhan. Alat pemutar PCD silinder yang dipilih dalam pemrosesan sebenarnya ditunjukkan pada Gambar 6.
gambar
Gambar 6 Alat pemutar PCD eksternal
3.3 Analisis kesalahan akurasi dimensi pemrosesan
(1) Pengaruh gaya pemotongan pahat terhadap pemrosesan cincin anti-gesekan. Selama pemrosesan bagian-bagian, jika program CNC disusun sesuai dengan ukuran normal bagian-bagian cincin anti-gesekan, ditemukan bahwa bentuk lubang bagian dalam dan lingkaran luar setelah pemrosesan memiliki lancip: pada panjang 1 0 hingga 12 mm, Variasi lubang bagian dalam adalah 0.04~0.05mm, dan variasi lingkaran luar adalah 0,01~ 0,03mm. Bentuk lubang dalam dan lingkaran luar ditunjukkan pada Gambar 7.
gambar
a) Keadaan teoritis bagian-bagian setelah pemrosesan b) Keadaan aktual bagian-bagian setelah pemrosesan
Gambar 7 Bentuk lubang dalam dan lingkaran luar
Alasannya dianalisis karena bagian mulut memiliki kekakuan yang rendah, dan alat menjadi longgar selama proses pemotongan. Setelah pemrosesan dan debugging, lancip bagian setelah pemrosesan dikompensasi dalam program CNC untuk lebih memastikan keakuratan pemrosesan. Setelah percobaan pemesinan bagian-bagian tersebut, terdapat hubungan langsung antara jumlah pemotongan lubang bagian dalam dan panjang aksial bagian-bagian tersebut. Ukuran aksial meningkat dan deformasi lubang meningkat. Setelah mengkompensasi lancip selama proses pemrograman, keakuratan pemesinan suku cadang dapat ditingkatkan secara efektif.
(2) Dampak keausan pahat terhadap keakuratan dimensi dan kualitas permukaan suku cadang. Mengambil contoh pemrosesan bagian cincin anti-gesekan, situasi yang diverifikasi di lokasi adalah sebagai berikut: setelah pemrosesan 40{{10}} bagian, karena keausan alat yang parah, jika terus digunakan, disarankan untuk memproses 50 buah setiap kali. Sesuaikan nilai kompensasi pahat dan lancip satu kali, dan sesuaikan nilai diameter sebesar 0,02 mm setiap kali. Kondisi pemrosesannya adalah: menggunakan perkakas mesin CNC CTX310 untuk memproses stok batangan PEEK5600CF30, dan perkakas tersebut merupakan perkakas bor lubang dalam PCD dalam negeri. Parameter pemrosesan: kecepatan spindel 1800r/mnt, laju pengumpanan 0,06 mm/r, tunjangan pemesinan akhir 0,05 mm, tidak disarankan untuk terus menggunakannya setelah 700 hingga 800 buah, dan pahat harus diganti. Alasan pengoperasian ini adalah karena gaya potong meningkat karena keausan pahat, yang pada gilirannya mempengaruhi keakuratan dimensi dan kualitas permukaan komponen. Nilai offset pahat dan program CNC harus disesuaikan tepat waktu untuk memastikan tingkat kualifikasi pemrosesan suku cadang.
3.4 Parameter pemotongan
Tabel 2 menunjukkan nilai alat PCD yang direkomendasikan dan parameter pemotongan yang sesuai. Ketentuan penggunaan parameter ini: Peralatan mesin pengolah adalah mesin bubut CNC CTX310, ketebalan dinding bagian lebih besar dari atau sama dengan 1mm, dan diameter lingkaran luar pemrosesan adalah 30~50mm. Selain itu, harap diperhatikan bahwa produsen blade PCD yang digunakan di atas adalah SECO (Seco), dan parameter pahat merek lain dapat disesuaikan berdasarkan ini.
Tabel 2 Nilai alat PCD yang direkomendasikan dan parameter pemotongan yang sesuai
