Décrypter la technologie d’usinage d’ultra-précision des outils diamantés d’ultra-précision

Le diamant d’ultra-précision est l’un des éléments clés pour réaliser un usinage d’ultra-précision des moules. Cet article présente les performances des outils diamantés d'ultra-précision UPC (UltraPrecisionCuttingTool) produits par Japan AlliedDiamond Co., Ltd., l'état d'usure de l'outil lors de la coupe de super précision de différents matériaux de pièce et des exemples de traitement.

1. Les performances des outils diamantés d’ultra-précision UPC

Le diamant monocristallin a une structure cristalline cubique dans laquelle les atomes de carbone sont fermement liés par des liaisons covalentes. Sa constante de réseau est de 3,567 angströms et la distance entre les atomes liés est de 1,544 angströms. En raison des caractéristiques de la structure atomique du diamant monocristallin, il peut être utilisé comme matériau d'outil pour obtenir une excellente dureté et des arêtes de coupe lisses et tranchantes que d'autres matériaux n'ont pas. Les outils diamantés d'ultra-précision UPC sont préparés par une technologie de meulage d'ultra-précision, qui peut maximiser les caractéristiques du matériau et obtenir un tranchant avec une netteté douce et une résistance à l'usure. Il peut être associé à des machines-outils d'ultra-finition pour obtenir des formes asphériques et fines de haute précision. La super finition.

Afin de répondre aux exigences de superfinition des moules, la profondeur de coupe doit être réglée dans la plage nanométrique. Pour cette raison, les exigences relatives aux outils de coupe sont les suivantes : ①Le rayon de l'arc de la pointe de l'outil atteint une netteté de plusieurs dizaines de nanomètres ; ②La douceur de la crête de pointe atteint le niveau nanométrique. Lors du traitement avec la même profondeur de coupe que le rayon du nez de l'outil, il n'est pas facile d'endommager la surface de travail de la pièce, le traitement est stable, l'évacuation des copeaux est fluide et le changement d'épaisseur de coupe provoqué par la déformation élastique. de la pièce est également très petite, ce qui permet de réaliser une super finition.

2. La différence d'état d'usure des différents matériaux de pièces traités par les outils UPC

L’état d’usure thermochimique des outils diamantés varie considérablement en fonction du type de matériau traité. Après le tournage du cuivre sans oxygène et de l'aluminium pur avec un outil de tournage diamanté de super précision à tranchant droit avec un angle de nez de 130° sur un tour d'ultra-précision, l'état d'usure de la pointe de l'outil indique que la face de coupe du l'outil pour couper le cuivre sans oxygène a produit Le cratère en forme de croissant s'use, mais la ligne de crête du tranchant reste tranchante ; l'usure de la ligne de crête de l'outil pour couper l'aluminium pur devient un bord en arc de cercle, mais aucune usure de cratère en croissant n'est trouvée sur la face de coupe. À partir des différences dans ces états d'usure, différents mécanismes d'usure peuvent être observés : lors de la coupe du cuivre, l'usure en cratère sur la face de coupe de l'outil est causée par l'oxydation du diamant par l'action catalytique du cuivre, et la ligne de crête de la coupe le bord de l'outil est dû à la pièce à usiner Contact complet sans interstice sans usure oxydative ; lors de la coupe de l'aluminium, du carbure d'aluminium est généré en raison du contact direct entre la surface de travail et la surface de l'outil, et le matériau de la pièce est enlevé par le tranchant et le tranchant est usé. Cependant, la direction de l'usure s'étend et lors de la coupe du cuivre, au contraire (en s'étendant du tranchant à la face du flanc), l'usure en croissant de la face de coupe ne se produira pas.

En raison des différents phénomènes thermochimiques des différents matériaux de la pièce, l'état d'usure de l'outil est également différent, de sorte que les angles avant et arrière raisonnables de l'outil doivent être conçus en fonction de différents types de matériaux de la pièce.

3. Exemples de traitement d'outils diamantés d'ultra-précision UPC-R

UPC-R est un outil diamanté d'ultra-précision UPC avec un tranchant circulaire. Son utilisation typique est l'ultra-finition de moules de miroirs asphériques tels que les DVD. La précision du contour du tranchant de l'arc de l'outil UPC-R est inférieure à 50 nm, ce qui est la plus haute précision au monde ; l'arc R ne mesure que 5 µm, ce qui est également le plus petit au monde. Les principaux points du traitement des moules à miroir asphérique sur des machines-outils CNC d'ultra-précision à deux axes avec des outils diamantés d'ultra-précision UPC-R comprennent : ①Comment former en continu des copeaux fins et stables et les décharger en douceur ; ②La pièce à usiner doit avoir un niveau élevé de performances d'équilibre dynamique lors de la rotation. ③La pièce à usiner peut être centrée avec précision ; ④L'approvisionnement stable en fluide de coupe, etc. Étant donné que la réaction thermochimique pendant le traitement de l'acier graphitera le diamant et le diffusera dans la pièce à usiner, les outils diamantés UPC ne conviennent pas aux moules en acier de superfinition. Cependant, si la surface du moule en acier est recouverte de manière chimique d'un revêtement de nickel de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de microns d'épaisseur, les outils diamantés UPC peuvent être utilisés pour l'ultra-finition. Concernant la qualité du revêtement, choisissez un revêtement amorphe qui ne produit pas de défauts structurels cristallins tels que porosité et ségrégation.

4. Exemples de traitement d'outils diamantés d'ultra-précision UPC-T

UPC-T est un outil diamanté d'ultra-précision UPC avec des bords de coupe triangulaires, qui est principalement utilisé pour l'ultra-finition des moules à réseaux de diffraction tels que les moules à lentilles de Fresnel et les plaques de guidage de lumière à cristaux liquides.

Ces dernières années, la haute précision, la miniaturisation et l’intégration des composants optiques se sont développées rapidement. Des lentilles asphériques aux lentilles de Fresnel qui peuvent être fines, légères et intégrées, les exigences en matière de technologie d'ultra-finition augmentent. Haut. Ce mode de traitement est un exemple d'utilisation d'un outil diamanté d'ultra-précision UPC-T pour super-finir la partie fine du réseau et la forme asphérique. Par conséquent, le tranchant de l’outil de tournage doit avoir un tranchant R <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.

L'usinage de moules avec des outils diamantés d'ultra-précision est devenu une méthode de traitement indispensable dans le traitement des moules de lentilles. À l'avenir, avec l'amélioration de la qualité des moules et la demande toujours croissante du marché pour des pièces moulées de haute précision et multifonctionnelles, ainsi que l'augmentation de la demande de traitement des moules dans les domaines médical et biologique, le développement de nouveaux outils continuera à être promu