Por qué las herramientas PCD requieren métodos de mecanizado "no-tradicionales"
Cuando las herramientas necesitan procesar materiales altamente abrasivos y difíciles-de-mecanizar y al mismo tiempo cumplir con requisitos de larga vida útil-y precisión geométrica estable, a menudo se eligen materiales de diamante policristalino (PCD). Las aplicaciones típicas incluyen materiales compuestos, aleaciones de metales no-ferrosos y paneles a base de madera- de alto-rendimiento. Sin embargo, la dureza ultra-alta y la excelente resistencia al desgaste del PCD no solo aportan ventajas de rendimiento, sino que también aumentan significativamente la dificultad del procesamiento, lo que dificulta completar el conformado y el rectificado de alta-calidad únicamente mediante procesos de rectificado tradicionales. En los sistemas de proceso tradicionales, generalmente se confía en el mecanizado por descarga eléctrica (EDM) o el mecanizado por erosión, así como en los procesos de rectificado compuesto específico para compensar esto -, pero este tipo de método a menudo se produce a expensas de una eficiencia de procesamiento limitada, un flujo de proceso complicado y capacidades de procesamiento de microgeometría insuficientes.
Como tecnología alternativa emergente con importantes ventajas, el procesamiento láser se está aplicando gradualmente en esta industria. Su principal ventaja es que puede generar directamente filos de corte, estructuras rompevirutas y características geométricas finas y complejas con una alta flexibilidad de proceso. Este artículo analiza la aplicación de galvanómetros en el procesamiento láser de herramientas de corte de PCD, cubriendo las dos etapas clave de la fabricación y rectificado de herramientas, y orienta los requisitos técnicos clave de los sistemas de galvanómetros en aplicaciones prácticas basadas en procesos típicos de procesamiento de PCD. Sobre esta base, estas necesidades se asignan además a dos tipos de galvanómetros de escaneo SCANLAB que se utilizan ampliamente en el micromecanizado de alta-precisión y la producción industrial:
Posicionamiento de aplicaciones del láser en la fabricación y reafilado de herramientas PCD.
Cuando se menciona "procesamiento láser" en el campo de la fabricación de herramientas PCD, generalmente se refiere al proceso de ablación láser, que elimina materiales mediante vaporización o pulverización, en lugar de fundirlos o cortarlos en el sentido tradicional. En el proceso real de procesamiento de herramientas, la tecnología láser se utiliza principalmente en dos vínculos clave:
A) Fabricación de nuevas herramientas
Conformación directa del filo y de la cara de desprendimiento y la geometría del flanco en insertos de PCD soldados o estratificados. Mecanizado de alta-precisión de rompevirutas y estructuras de refuerzo de bordes en insertos indexables o herramientas giratorias.
Procesamiento de microestructura funcional para mejorar el rendimiento de corte (como texturas antifricción, áreas de bordes controladas, etc.)
B) Rectificar herramientas desgastadas
Restaure con precisión el perfil del filo manteniendo el plano de referencia de la herramienta sin cambios.
Reconstruir características micro-geométricas (incluidos arcos de borde, chaflanes, chaflanes negativos y estructuras rompevirutas)
Permite reparaciones localizadas para evitar la eliminación excesiva de material y al mismo tiempo optimizar la economía de la herramienta.
El procesamiento de herramientas tradicional se basa principalmente en máquinas herramienta rectificadoras, que se utilizan ampliamente en la fabricación y rectificado de diversos tipos de herramientas (como fresas, brocas, etc.). En un entorno de fabricación de herramientas en paralelo con múltiples-procesos, el procesamiento láser y el rectificado tradicional suelen tener una relación complementaria: el proceso de rectificado es principalmente adecuado para el procesamiento de materiales de carburo cementado y acero de alta-rápidez (HSS), así como para la formación de formas geométricas parciales; mientras que el procesamiento láser es más adecuado para materiales superduros y escenarios de aplicación que requieren una alta flexibilidad micro-geométrica.
Posicionamiento de aplicaciones del láser en la fabricación y reafilado de herramientas PCD.
Cuando se menciona "procesamiento láser" en el campo de la fabricación de herramientas PCD, generalmente se refiere al proceso de ablación láser, que elimina materiales mediante vaporización o pulverización, en lugar de fundirlos o cortarlos en el sentido tradicional. En el proceso real de procesamiento de herramientas, la tecnología láser se utiliza principalmente en dos vínculos clave:
A) Fabricación de nuevas herramientas
Conformación directa del filo y de la cara de desprendimiento y la geometría del flanco en insertos de PCD soldados o estratificados. Mecanizado de alta-precisión de rompevirutas y estructuras de refuerzo de bordes en insertos indexables o herramientas giratorias.
Procesamiento de microestructura funcional para mejorar el rendimiento de corte (como texturas antifricción, áreas de bordes controladas, etc.)
B) Rectificar herramientas desgastadas
Restaure con precisión el perfil del filo manteniendo el plano de referencia de la herramienta sin cambios.
Reconstruir características micro-geométricas (incluidos arcos de borde, chaflanes, chaflanes negativos y estructuras rompevirutas)
Permite reparaciones localizadas para evitar la eliminación excesiva de material y al mismo tiempo optimizar la economía de la herramienta.
El procesamiento de herramientas tradicional se basa principalmente en máquinas herramienta rectificadoras, que se utilizan ampliamente en la fabricación y rectificado de diversos tipos de herramientas (como fresas, brocas, etc.). En un entorno de fabricación de herramientas en paralelo con múltiples-procesos, el procesamiento láser y el rectificado tradicional suelen tener una relación complementaria: el proceso de rectificado es principalmente adecuado para el procesamiento de materiales de carburo cementado y acero de alta-rápidez (HSS), así como para la formación de formas geométricas parciales; mientras que el procesamiento láser es más adecuado para materiales superduros y escenarios de aplicación que requieren una alta flexibilidad micro-geométrica.
Ventana del proceso de procesamiento por láser PCD: calidad, eficiencia de producción y control de riesgos
La calidad del procesamiento de PCD suele evaluarse de forma integral a partir de las siguientes dimensiones clave:
·Integridad de la hoja (sin microastillas, ancho de hoja constante, radio de hoja controlable)
·Calidad de la superficie de la cara de desprendimiento y la cara del flanco (afecta directamente el nivel de fuerza de corte y el comportamiento de desgaste de la herramienta)
Precisión geométrica (incluida la precisión angular, las características relacionadas con la desviación-y la precisión de la posición geométrica crítica)
Actualmente, una importante tendencia de desarrollo son los láseres de pulso ultracorto (USP)-láseres de picosegundos y femtosegundos.
El uso de la tecnología sigue creciendo. En comparación con los métodos tradicionales de procesamiento de pulsos largos-, el láser USP puede reducir significativamente los efectos térmicos y lograr una mejor calidad de la superficie y capacidades de control de límites en el procesamiento de materiales de alta-dureza.
Durante el procesamiento con láser PCD, los principales factores de riesgo incluyen:
·Zona afectada por el calor-(HAZ) y riesgo de grafitización (estrechamente relacionado con el proceso específico y puede suprimirse eficazmente mediante estrategia de pulso, selección de longitud de onda y optimización de parámetros de proceso)
·El problema de la redeposición de residuos (cuando la eficiencia de eliminación de virutas o la planificación de la ruta de escaneo son insuficientes, puede provocar el embotamiento de los bordes o el deterioro de la rugosidad de la superficie mecanizada)
·Error de precisión en la colocación del pulso (especialmente en condiciones de alta frecuencia de repetición, cuando el control de movimiento y el disparo del láser no están estrictamente sincronizados)
Es en este vínculo crítico que el rendimiento del sistema galvanómetro ya no es sólo un "elemento de mejora del rendimiento", sino que ha evolucionado directamente hasta convertirse en una limitación central que afecta la calidad y la estabilidad del procesamiento.
