日本菱高PCD刀具在航空航天领域的制造和修磨

　　目前，航空航天领域中越来越多地在使用PCD和PCBN材质的刀具。PCD刀具以超强的切削性能和耐用度以及高韧性获得了一致的认可和广泛应用，但也因为其高硬度导致的刀具刃磨困难一直困扰着众多用户，PCD刀具不仅开始的采购成本高，其后期的修磨成本也是很高的，并且一般修磨周期也比较长。因此，PCD类刀具的制造和修磨一直是众多刀具制造商和用户共同关注的问题。

　　日本菱高RYOCO专注于PCD刀具PCBN刀具开发和研制出针对不同的刀具材质以及具备多种加工方式的各类CNC设备，其技术多年来被市场公认。众所周知，因为PCD刀具的价格因素，一般采用的都是将PCD刀片焊接在硬质合金的基体上，因此从加工的效率上讲，针对PCD材质不管是电解还是磨削都是非常慢的。因此，日本菱高RYOCO的设备采用其独特的双端磨轴结构，在主轴1上安装金刚石砂轮，用其对刀具的硬质合金部分进行磨削来完成刀具的第2和第3后角，然后采用主轴2上的电解铜轮，用放电方式对刀具的第1后角以及轮廓进行加工。电解加工的效率和质量也在程序中进行控制，分成4个步骤的粗精加工后的表面质量可以到达Ra0.1μm。但是在现实加工和修磨中PCD材质的高硬度和高耐磨性给加工带来了很大困难。多年来，市场上多数采用的电火花或化学加工以及激光加工技术往往更适合于刀具在粗加工场合的应用，要想获得最高级别的PCD的表面质量，最理想的加工方式仍然离不开磨削。

　　尽管同样综合了磨削和电解的功能，但其在磨削上独创的工艺技术确保了加工的可靠性和稳定性。恒定磨削力的控制，使砂轮始终与被加工PCD面贴合，从而避免了因为磨削力的增加使砂轮过快磨损导致磨削结合面产生间隙，也避免了因为磨削力的减少使刀具表面质量降低。同样，加工PCD材质时的磨削比也非常小，所以加工时间相对会长一些，因此采用恒定磨削压力的控制和保证，可使刀具刃口的精度和整个表面质量得以保证。带有6个磨轴的磨削主轴一次最多可以安装12片砂轮，俨然是个小型的砂轮库。同时带有内冷却的高速主轴可以实现最高30000r/min的转速。

　　在日本菱高RYOCO的PCD刀具加工中，不管是高速磨削还是蠕动磨削，其主轴都给予了高精度和可靠的保证。考虑到在磨削的过程中，砂轮表层往往会因为被堵住而钝化，所以在LGMAZK机床上配备了砂轮修整和再锐利装置，结合程序上的控制，及时地锐利砂轮，使得砂轮保持在锋利状态，从而缩短了整个加工节拍最终提高了加工效率。LGMAZAK和MAZAK除了在各自的加工方式上存在着不同以适应各种不同的应用场合外，他们在长期致力于PCD刀具的磨制中也积累了很多的共性。因为他们知道在PCD刀具的加工过程中，机床本身的设计以及精度也是对最终刀具质量的保证。

　　因为PCD材质的难加工性和耐磨性，所以在强大的磨削载荷情况下，机床的刚性就显得特别重要。采用混凝土结构的床身加上带有专利设计的龙门框架结构，使得机床的承载能力和刚性发挥到了极致。直接驱动的各轴，大幅度提升了整个磨削过程并最终提高磨削效率。采用电子轴的工件夹持轴，其结构避免了机械部件的磨损并减少了间隙的产生，提供了极高的回转精度。磨削采用一次装夹一次加工成形的方式，从而确保了刀具加工的圆周跳动小于5μm。LGMAZAK机床提供的在线测量功能，更好地保证了刀具在加工时的精度控制，在加工PCD材质时，经常会发现刃口因为磨削力控制不当而产生的微观崩刃现象，所以采用在线测量功能就可以及时地发现缺陷并在一次装夹的前提下保证加工质量。PCD刀具只有采用了合适的设备并结合合理的刃磨方式才能确保刀具的加工质量，只有综合地考虑刀具在制造和修磨过程中所涉及到的诸多因素，才能得到高品质的刀具，并最终减少刀具的使用成本，最终提高整体刀具的产品质量。在此发展道路上，LGMAZAK和MAZAK会不懈努力，并结合市场的实际需求，为刀具磨削加工提供更多更好的方案和设备。

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