Entschlüsselung der Ultrapräzisionsbearbeitungstechnologie von Ultrapräzisions-Diamantwerkzeugen

Ultrapräzisionsdiamant ist eines der Schlüsselelemente für die ultrapräzise Bearbeitung von Formen. In diesem Artikel werden die Leistung der ultrapräzisen Diamantwerkzeuge UPC (UltraPrecisionCuttingTool) von Japan AlliedDiamond Co., Ltd., der Verschleißstatus des Werkzeugs beim hochpräzisen Schneiden verschiedener Werkstückmaterialien sowie Verarbeitungsbeispiele vorgestellt.

1. Die Leistung der ultrapräzisen Diamantwerkzeuge von UPC

Einkristalliner Diamant hat eine kubische Kristallstruktur, in der Kohlenstoffatome durch kovalente Bindungen fest miteinander verbunden sind. Seine Gitterkonstante beträgt 3,567 Angström und der Abstand zwischen gebundenen Atomen beträgt 1,544 Angström. Aufgrund der Eigenschaften der Atomstruktur von Einkristalldiamant kann er als Werkzeugmaterial verwendet werden, um eine ausgezeichnete Härte und glatte, scharfe Schneidkanten zu erzielen, die andere Materialien nicht haben. Die ultrapräzisen Diamantwerkzeuge von UPC werden durch ultrapräzise Schleiftechnologie hergestellt, die die Materialeigenschaften maximieren und eine Schneidkante mit gleichmäßiger Schärfe und Verschleißfestigkeit erzielen kann. Es kann mit Ultra-Finishing-Werkzeugmaschinen kombiniert werden, um hochpräzise asphärische und feine Formen zu erzielen. Die super Verarbeitung.

Um den Anforderungen der Formfeinstbearbeitung gerecht zu werden, sollte die Schnitttiefe im Nanometerbereich eingestellt werden. Aus diesem Grund gelten folgende Anforderungen an Schneidwerkzeuge: ①Der Radius des Bogens der Werkzeugspitze erreicht eine Schärfe von mehreren zehn Nanometern; ②Die Glätte des Schneidkantenkamms erreicht den Nanometerbereich. Bei der Bearbeitung mit der gleichen Schnitttiefe wie der Radius der Werkzeugnase ist es nicht leicht, die Arbeitsfläche des Werkstücks zu beschädigen, die Bearbeitung ist stabil, die Spanabfuhr erfolgt reibungslos und die Schnittdicke ändert sich durch die elastische Verformung des Werkstücks ist ebenfalls sehr klein, wodurch eine Superbearbeitung möglich ist.

2. Der Unterschied im Verschleißzustand verschiedener Werkstückmaterialien, die von UPC-Werkzeugen verarbeitet werden

Der thermochemische Verschleißzustand von Diamantwerkzeugen variiert stark je nach Art des bearbeiteten Materials. Nach dem Plandrehen von sauerstofffreiem Kupfer und reinem Aluminium mit einem Hochpräzisions-Diamantdrehmeißel mit gerader Schneide und einem Spitzenwinkel von 130° auf einer Ultrapräzisionsdrehmaschine zeigt der Verschleißzustand der Werkzeugspitze an, dass die Spanfläche des Werkzeug zum Schneiden von sauerstofffreiem Kupfer hat erzeugt. Der Halbmondkrater verschleißt, aber die Gratlinie der Schneidkante bleibt scharf; Der Kammlinienverschleiß der Schneidkante des Werkzeugs zum Schneiden von reinem Aluminium wird zu einer kreisförmigen Bogenkante, an der Spanfläche ist jedoch kein halbmondförmiger Kraterverschleiß zu erkennen. Aus den Unterschieden dieser Verschleißzustände lassen sich unterschiedliche Verschleißmechanismen erkennen: Beim Schneiden von Kupfer wird der Kolkverschleiß an der Spanfläche des Werkzeugs durch die Oxidation des Diamanten durch die katalytische Wirkung von Kupfer und die Kammlinie der Schneidkante verursacht Werkzeugkante liegt am Werkstück an Vollständiger Kontakt ohne Lücken ohne oxidativen Verschleiß; Beim Schneiden von Aluminium entsteht durch den direkten Kontakt zwischen der Arbeitsfläche und der Werkzeugoberfläche Aluminiumcarbid, das Werkstückmaterial wird durch die Schneidkante abgetragen und die Schneidkante verschleißt. Allerdings breitet sich die Verschleißrichtung aus und beim Schneiden von Kupfer tritt im Gegenteil (von der Schneidkante zur Freifläche) kein halbmondförmiger Verschleiß der Spanfläche auf.

Aufgrund der unterschiedlichen thermochemischen Phänomene verschiedener Werkstückmaterialien ist auch der Verschleißzustand des Werkzeugs unterschiedlich, daher sollten die angemessenen Vorder- und Hinterwinkel des Werkzeugs entsprechend den verschiedenen Arten von Werkstückmaterialien ausgelegt werden.

3. Beispiele für die Verarbeitung von ultrapräzisen Diamantwerkzeugen UPC-R

UPC-R ist ein hochpräzises UPC-Diamantwerkzeug mit kreisförmiger Schneide. Sein typischer Einsatzbereich ist die Ultrafinish von asphärischen Spiegelformen wie DVDs. Die Konturgenauigkeit der Lichtbogenschneide des UPC-R-Werkzeugs beträgt weniger als 50 nm, was die höchste Genauigkeit der Welt darstellt; Der Bogen R beträgt nur 5 μm und ist damit auch der kleinste der Welt. Zu den Hauptpunkten der Bearbeitung asphärischer Spiegelformen auf zweiachsigen CNC-Ultrapräzisionswerkzeugmaschinen mit UPC-R-Ultrapräzisionsdiamantwerkzeugen gehören: ①Wie man kontinuierlich dünne und stabile Späne bildet und diese reibungslos abführt; ②Das Werkstück sollte beim Drehen ein hohes Maß an dynamischer Auswuchtleistung aufweisen. ③Das Werkstück kann genau zentriert werden; ④Die stabile Versorgung mit Schneidflüssigkeit usw. Da der Diamant durch die thermochemische Reaktion während der Stahlverarbeitung graphitiert und in das Werkstück diffundiert, sind UPC-Diamantwerkzeuge nicht für die Feinstbearbeitung von Stahlformen geeignet. Wenn die Oberfläche der Stahlform jedoch stromlos mit einer Nickelbeschichtung mit einer Dicke von mehreren zehn Mikrometern bis Hunderten von Mikrometern beschichtet wird, können UPC-Diamantwerkzeuge für die Feinbearbeitung verwendet werden. Wählen Sie hinsichtlich der Beschichtungsqualität eine amorphe Beschichtung, die keine kristallinen Strukturdefekte wie Porosität und Entmischung erzeugt.

4. Beispiele für die Verarbeitung von ultrapräzisen Diamantwerkzeugen UPC-T

UPC-T ist ein hochpräzises UPC-Diamantwerkzeug mit dreieckigen Schneidkanten, das hauptsächlich für die Feinbearbeitung von Beugungsgitterformen wie Fresnel-Linsenformen und Flüssigkristall-Lichtleiterplatten verwendet wird.

In den letzten Jahren haben sich die Hochpräzision, Miniaturisierung und Integration optischer Komponenten rasant weiterentwickelt. Von asphärischen Linsen bis hin zu Fresnel-Linsen, die dünn, leicht und integriert sein können – die Anforderungen an die Ultra-Finishing-Technologie steigen. hoch. Dieser Bearbeitungsmodus ist ein Beispiel für die Verwendung eines hochpräzisen Diamantwerkzeugs UPC-T zur Feinbearbeitung des feinen Gitterteils und der asphärischen Form. Daher muss die Schneidkante des Drehmeißels eine Schneidkante R aufweisen <100nm and excellent cutting performance. The cutting edge of UPC-T's tip is a small cutting edge of 50nm, which can realize super finishing.

Die Bearbeitung von Formen mit hochpräzisen Diamantwerkzeugen hat sich zu einer unverzichtbaren Bearbeitungsmethode in der Linsenformbearbeitung entwickelt. Mit der Verbesserung der Formqualität und der ständig steigenden Marktnachfrage nach hochpräzisen und multifunktionalen Formteilen sowie der steigenden Nachfrage nach Formenbearbeitung im medizinischen und biologischen Bereich wird in Zukunft die Entwicklung neuer Werkzeuge erforderlich sein wird weiterhin gefördert