موارد راهنما در مورد زاویه ی شیار PCD

نویسنده: : ارنست رادرمن، هارلورد بوونکرک
مترجم: حبیب الله علیخانی
ابزارهای PCD باید با شیار پیشین مثبت مورد استفاده قرار گیرد. به هر حال، این مهم است که زاویه ی میان سطح شیار و زاویه ی آزاد سازی از پهلو، تا حد ممکنه بزرگ باشد. این مسئله موجب مینیمم شدن تنش برشی بر روی لبه ی برش PCD می شود. این موارد راهنمایی در شکل 1 آورده شده است. کاترهای فرزکاری مورد استفاده برای فرایندهای متداول که از سری های متداول استفاده می کنند ممکن نیست کارایی بهینه ای را در زمان استفاده از PCD داشته باشند. یک گستره از هندسه ها به صورت موفقیت آمیز برای سری های PCD استفاده می شوند. عموماً یک کاتر با محور مثبت و یا با شیار شعاعی مثبت می تواند برای بسیاری از کاربردها، استفاده شود. اما در جاهایی که شرایط ماشین کاری و یا خواص قطعه به گونه ای است که احتمال تخریب وجود دارد، شیارهای محوری مثبت مؤثرترند. در تمام موارد، شیارهای کوچک و مثبت با اندازه ی 5 تا 7 درجه، باید حفظ شوند.

راهنمایی ها در مورد زاویه ی هدایت PCD

یک روش به نسبت سنتی باید همواره برای تنظیم زاویه ی هدایت و در زمان ماشین کاری با ابزارهای PCD استفاده شود. هدایت هایی بین منفی 15 تا منفی 45 درجه، باید در مکان هایی استفاده شود که امکان پذیر می باشد. زاویه های هدایت صفر تا اندکی مثبت نیز در جاهایی استفاده می شود که هندسه ی قطعه، حالت خاص دارد. این راهنمایی ها در شکل 2 نشان داده شده است.

راهنمایی ها در مورد شعاع دماغه ی PCD

راهنمایی ها در مورد استفاده از مواد خنک کننده
ابزارهای تولیدی از الماس پلی کریستال می توانند هم برای ماشین کاری قطعات به صورت تر و هم به صورت خشک، مورد استفاده قرار گیرند. در بیشتر موارد، کارایی ابزار بوسیله ی استفاده از مایع های خنک کننده ی خاص، بهبود می یابد. امولسیون های روغن- آب مشابه آنهایی که برای ماشین کاری با ابزارهای کاربید تنگستن سمنته، استفاده می شود نیز به صورت گسترده ای برای ماشین کاری با این مواد، استفاده می شود. برای افزایش اثربخشی، یک مایع خنک کننده باید با جریانی پایدار بر روی سطح شیار مربوط به ابزار PCD پاشیده شود.
برخی از انواع PCD بدون استفاده از هر گونه مایع خنک کننده، استفاده می شوند. رسانایی گرمایی بالای مربوط به PCD اجازه می دهد تا ابزار برای بسیاری از کاربردها خشک، مناسب باشد بدون آنکه عمر ابزار کاهش یابد.

آماده سازی لبه ی ابزار PCD

ابزارهای PCD باید همواره با لبه های تیز شده، مورد استفاده قرار گیرند. تمام سری های PCD در این شرایط بوسیله ی فروشنده، فروخته می شوند. تنها استثنای موجود از این قانون، در فرزکاری و یا کاربردهای مربوط به زبری گیری می باشد که در آنها یک تخمین 0.0005 اینچی، برای شعاع تیز شوندگی، پیشنهاد می شود. این راهنمایی ها در شکل 3 قابل مشاهده می باشد.

خلاصه ای از راهنمایی در زمان استفاده از PCD

برای حصول کارایی مناسب در ابزار و قطعات مربوط به لبه های برشی، راهنمایی های زیر باید به درستی، در نظر گرفته شوند:
• از ابزارهای برشی PCD تنها برای زبری گیری و پرداخت مواد آهنی و غیر آهنی، بهره ببرید.
• ماشین کاری صلب را با دستگاه تراش با توان مناسب انجام دهید تا بدین صورت سرعت برش مناسبی برای ابزار PCD ایجاد شود.
• ابزار PCD کارایی بسیار بالایی دارد، حتی زمانی که در سرعت هایی مشابه سرعت های مورد استفاده برای کاربیدها، استفاده شود. توجه: بهره وری ماکزیمم PCD با عملیات در سرعت های بالاتر، حاصل می شود.
• سرعت و نرخ تغذیه را به گونه ای انتخاب کنید که منجر به ترکیب مؤثری بین بهره وری و عمر مفید بالاتر، شود.
• از ابزارهای نگهدارنده ی صلب و مستحکم استفاده کنید تا بدین صورت نوسان ابزار به حداقل، برسد.
• عموماً هندسه های ابزاری مشابه مانند چیزی که در مورد ابزارهای کاربید تنگستن، استفاده می شود، مناسب می باشد اما همواره باید به راهنمایی های خاص در مورد ابزارهای PCD توجه شود.
• از زوایای شیار مثبت در موارد مورد نیاز، استفاده کنید.
• از بزرگترین شعاع دماغه ی ممکنه برای ایجاد پرداخت سطحی مناسب و گسترش نیروی برشی بر یک ناحیه ی وسیع تر، استفاده کنید.
• عمر هر لبه ی برش یا ابزار و تغییر این موارد در طی زمان را به صورت منظم، تعیین کنید.
• از مواد خنک کننده در جاهایی استفاده کنید که نیاز به کاهش حرارت می باشد. این کار علاوه بر خنک سازی، موجب انتقال ذرات براده می شود.

موارد تاریخی

موارد تاریخی 1 تا 5 بیان شده در ادامه، توصیف کننده ی قابلیت های کارایی مربوط به ابزارهای PCD در چندین عملیات تولید مورد استفاده در صنعت اتومبیل می باشد. این مثال ها، در حقیقت مواردی در مورد شرایط عملیاتی ابزارهای PCD است که به صورت مرٍر برای ماشین کاری و بهبود هزینه ی ماشین کاری، استفاده شده اند.

راهنمایی ها در مورد ماشین کاری با نیترید بور مکعبی پلی کریستال (PCBN)

ابزارهای PCBN برای صنعت فلزی توسعه و معرفی شدند. این ابزارها موجب افزایش بهره وری و کیفیت تولید می شود، در حالی که موجب کاهش هزینه های کلی ماشین کاری، می شود. یک چنین ابزارهایی برای ماشین کاری فولاد سخت کاری شده، چدن، مواد با لایه های سطحی سخت کاری شده و آلیاژهای دما بالا، مفید می باشند.
دلایل زیادی وجود دارد که چرا مدیران تولید و مهندسین فرایند باید از قابلیت و کارایی ماشین کاری مربوط به ابزارهای PCBN آگاه باشند. مهم ترین این دلایل، عبارتند از:
• سهولت نسبی ماشین کاری فولادهای سخت کاری شده با سختی بین 45 تا 70 HRC و بیشتر.
• ماشین کاری چدن های سرمایشی در سرعت های بالاتر و نرخ براده برداری بیشتر نسبت به ابزارهای متداول
• عدم نیاز به تعویض سریع ابزار و افزایش قابلیت فرایند (Cp و Cpk) و برطرف شدن بسیاری از مشکلات مربوط به ماشین کاری
• قابلیت حذف فرایندهای سایش هزینه بر برای فولاد سخت کاری شده . تقریباً 50 % از تمام PCBN مورد استفاده در جهان، برای عملیات های سایش مصرف می شوند. بنابراین، این زمینه از کاربرد این ماده ملاحظات مهمی ایجاد می کند.

چرا ماشین کاری به جای ساییدن؟

تصمیم گیری در مورد این مسئله که آیا ماشین کاری و یا سایش برای یک قطعه استفاده شود، مسئله ی کاملا پیچیده است. تصمیم گیری در واقع بر اساس موجود بودن ابزارهای ماشین کاری ، سطح تجربه ی مربوط به عملیات تولید و چندین فاکتور دیگر، تعیین می شود. صرفنظر از این پیچیدگی ها، یک تعداد از دلایل دیگر وجود دارد که چرا به جای ساییدن، فرایند ماشین کاری، مناسب تر است. این موارد در شکل 4 خلاصه شده است. مزیت های بیان شده در شکل 4 برای یک گستره ی وسیع از صنایع فلزی قابل اعمال می باشد. المان کلیدی در حقیقت نرخ حذف فلز می باشد. اگر چه روش های سایش مواد براده برداری بیشتری دارند، ماشین کاری سریع تر از سایش است. مورد دوم، سرمایه ی ماشین کاری برای ادوات سایش، ممکن است 3 برابر بیشتر از ادوات مربوط به تراشکاری، باشد. قابلیت اجرای بسیاری از عملیات ها در یک مهار منفرد، دقت قطعه ای قابل توجهی نسبت به ستاپ های پیچیده مربوط به عملیات های سایش، می شود. حتی در قطعاتی که ممکن است پس از ماشین کاری سخت، ساییده شوند، میزان ماده و زمان مورد نیاز می تواند به طور قابل توجهی، کاهش یابد. در نهایت، ملاحظات محیط زیستی مانند هزینه ی مربوط به دفن روغن های مورد استفاده نیز یکی از مسائل مهم می باشد.
راهنمایی های خاص برای ماشین کاری فولاد های سخت کاری شده، در ادامه، آورده شده است.
مشابه تمام ابزارهای فوق سخت، ابزارهای PCBN نیز هزینه ای 10 تا 15 برابری نسبت به ابزارهای متداول، دارند. ورود موفقیت آمیز این مواد در محیط های ماشین کاری، ممکن است به طور قابل توجهی به فاکتورهای متعدد وابسته باشد. این فاکتورها در واقع بر روی هزینه های کل ماشین کاری، مؤثر می باشند. این فاکتورها، عبارتند از بهبود کیفیت، کاهش میزان مواد ضایعاتی، و کاهش زمان کاری.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
CERAMIC CUTTING TOOLS/ Materials, Development, and Performance/ E. Dow Whitney