高精度焊接式双刃PCD刀具刃磨技术

随着PCD、CBN等超硬材料刀具在汽车、摩托车、空调压缩机、木材加工等行业的广泛应用,对此类刀具的市场需求日益增加。目前国内已有约20家企业从事超硬刀具的开发、加工与刃磨,但其中大部分厂家都局限于低端产品(如精度要求不高的刀片装夹式超硬刀具等)的加工,导致此类产品市场竞争激烈。而一些高端产品(如高精度焊接式PCD刀具等)却因为技术要求高、加工难度大而少有厂家问津,产品仍主要依靠进口。

据统计,2001年上海大众汽车有限公司的2VQS发动机生产线消耗的进口高精度焊接式PCD刀具费用已超过100万元人民币(Passat、Polo车型的发动机加工刀具费用尚未统计在内)。一汽大众的2VQS发动机生产线与上海大众基本相同,对此类刀具的消耗量也很大,再加上全国其它汽车、摩托车制造厂及相关行业的刀具消耗,可见对于高精度焊接式PCD刀具有着巨大的市场需求。为降低生产成本,企业迫切希望实现此类刀具的国产化加工与刃磨。

1. 高精度焊接式PCD刀具技术要求

高精度焊接式PCD刀具的技术要求较高。刀柄采用HSK接柄或安装在HSK液压夹头中的直柄；PCD刀具长度小于150mm,直径在50mm以内,刀刃直径公差为0.003mm,精度等级IT2～IT3,IT3精度的同轴度公差为0.003mm。

焊接式PCD刀具刃口与刀柄的同轴度误差由磨削加工误差和刀具安装误差综合而成,要将其控制在0.003mm范围内相当困难。为了保证0.003mm的刀具外径公差,对加工机床和磨削工艺方法的加工精度也提出了很高要求。此外,为了实现高精度焊接式PCD刀具的准确测量,要求测量仪器的综合测量精度达到微米级,且作用于刀具刃口的测量力应控制在150mN以内。

2. 高精度PCD刀具磨床

现以远山机械股份有限公司生产的FC-500D型PCD&CBN刀具磨床为例,简要介绍高精度PCD刀具磨床的结构特点与加工性能。

(1)机床特点

FC-500D型PCD&CBN刀具磨床的砂轮行程为500mm,可满足长度为150mm刀具的磨削行程要求。利用机床的旋转工作台及其转角显示功能,可实现刀具刃口1:1000～1:1500的倒锥磨削要求。砂轮座和工作台导轨均采用瑞士SchneeBerger高精度滚柱线性导轨。工作台进给方式为气压柔性进给,手柄每格进给量为1μm(显示器显示)。刃磨时砂轮与刀具的接触压力可调。磨头高度位置可调,可磨削大直径PCD锯片铣刀。磨床上配置了高精度摄像系统(CCD),可通过屏幕清晰显示刀具刃磨加工情况(放大倍率15～120倍),同时可通过显示器屏幕检测刀具刃口圆弧(可测最小圆弧R0.05mm)。

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