Pourquoi les outils PCD nécessitent des méthodes d'usinage "non-traditionnelles"
Lorsque les outils doivent traiter des matériaux très abrasifs et difficiles à{{1}usiner tout en respectant des exigences de longue durée de vie-et de précision géométrique stable, les matériaux en diamant polycristallin (PCD) sont souvent choisis.-les applications typiques incluent les matériaux composites, les alliages de métaux non-ferreux et les panneaux à base de bois-hautes performances-. Cependant, la dureté ultra-élevée et l'excellente résistance à l'usure du PCD apportent non seulement des avantages en termes de performances, mais augmentent également considérablement la difficulté de traitement, ce qui rend difficile le formage et le réaffûtage de haute-qualité uniquement par le biais de processus de meulage traditionnels. Dans les systèmes de processus traditionnels, l'usinage par électroérosion (EDM) ou l'usinage par érosion, ainsi que les processus de meulage composés ciblés sont généralement utilisés pour compenser ce -, mais ce type de méthode se fait souvent au détriment d'une efficacité de traitement limitée, d'un flux de processus compliqué et de capacités de traitement de micro-géométrie insuffisantes.
En tant que technologie alternative émergente présentant des avantages significatifs, le traitement laser est progressivement appliqué dans cette industrie. Son principal avantage est qu’il peut générer directement des arêtes de coupe, des structures de brise-copeaux et des caractéristiques géométriques fines complexes avec une grande flexibilité de processus. Cet article analyse l'application des galvanomètres dans le traitement laser des outils de coupe PCD, couvrant les deux étapes clés de la fabrication et du réaffûtage des outils, et guide les principales exigences techniques des systèmes galvanométriques dans des applications pratiques basées sur des processus de traitement PCD typiques. Sur cette base, ces besoins sont ensuite cartographiés sur deux types de galvanomètres à balayage SCANLAB qui sont largement utilisés dans le micro-usinage de haute-précision et la production industrielle :
Positionnement d'application du laser dans la fabrication et le réaffûtage d'outils PCD
Lorsque le « traitement laser » est mentionné dans le domaine de la fabrication d'outils PCD, il fait généralement référence au processus d'ablation laser, qui élimine les matériaux par vaporisation ou pulvérisation, plutôt que par fusion ou découpe au sens traditionnel du terme. Dans le processus d'usinage actuel des outils, la technologie laser est principalement utilisée dans deux domaines clés :
A) Fabrication de nouveaux outils
Façonnage direct de l'arête de coupe et de la géométrie des faces de coupe et des flancs sur des plaquettes PCD brasées ou stratifiées Usinage de haute-précision des brise-copeaux et des structures de renforcement des arêtes sur des plaquettes indexables ou des outils rotatifs
Traitement de la microstructure fonctionnelle pour améliorer les performances de coupe (comme les textures antifriction, les zones de bords contrôlées, etc.)
B) Réaffûter les outils usés
Restaurer avec précision le profil de l'arête de coupe tout en gardant le plan de référence de l'outil inchangé
Reconstruire des éléments micro-géométriques (y compris l'arc de bord, le chanfrein, le chanfrein négatif et la structure du brise-copeaux)
Permet des réparations localisées pour éviter un enlèvement de matière excessif tout en optimisant la rentabilité de l'outil
Le traitement traditionnel des outils repose principalement sur des machines-outils de meulage, qui sont largement utilisées dans la fabrication et le réaffûtage de divers types d'outils (tels que fraises, forets, etc.). Dans un environnement de fabrication d'outils parallèles multi-processus, le traitement laser et la rectification traditionnelle ont généralement une relation complémentaire : le processus de rectification est principalement adapté au traitement des matériaux en carbure cémenté et en acier rapide-, ainsi qu'à la formation de formes géométriques partielles ; tandis que le traitement laser est plus adapté aux matériaux ultra-durs et aux scénarios d'application qui nécessitent une flexibilité micro-géométrique élevée.
Positionnement d'application du laser dans la fabrication et le réaffûtage d'outils PCD
Lorsque le « traitement laser » est mentionné dans le domaine de la fabrication d'outils PCD, il fait généralement référence au processus d'ablation laser, qui élimine les matériaux par vaporisation ou pulvérisation, plutôt que par fusion ou découpe au sens traditionnel du terme. Dans le processus d'usinage actuel des outils, la technologie laser est principalement utilisée dans deux domaines clés :
A) Fabrication de nouveaux outils
Façonnage direct de l'arête de coupe et de la géométrie des faces de coupe et des flancs sur des plaquettes PCD brasées ou stratifiées Usinage de haute-précision des brise-copeaux et des structures de renforcement des arêtes sur des plaquettes indexables ou des outils rotatifs
Traitement de la microstructure fonctionnelle pour améliorer les performances de coupe (comme les textures antifriction, les zones de bords contrôlées, etc.)
B) Réaffûter les outils usés
Restaurer avec précision le profil de l'arête de coupe tout en gardant le plan de référence de l'outil inchangé
Reconstruire des éléments micro-géométriques (y compris l'arc de bord, le chanfrein, le chanfrein négatif et la structure du brise-copeaux)
Permet des réparations localisées pour éviter un enlèvement de matière excessif tout en optimisant la rentabilité de l'outil
Le traitement traditionnel des outils repose principalement sur des machines-outils de meulage, qui sont largement utilisées dans la fabrication et le réaffûtage de divers types d'outils (tels que fraises, forets, etc.). Dans un environnement de fabrication d'outils parallèles multi-processus, le traitement laser et la rectification traditionnelle ont généralement une relation complémentaire : le processus de rectification est principalement adapté au traitement des matériaux en carbure cémenté et en acier rapide-, ainsi qu'à la formation de formes géométriques partielles ; tandis que le traitement laser est plus adapté aux matériaux ultra-durs et aux scénarios d'application qui nécessitent une flexibilité micro-géométrique élevée.
Fenêtre du processus de traitement laser PCD : qualité, efficacité de production et contrôle des risques
La qualité du traitement PCD est généralement évaluée de manière exhaustive à partir des dimensions clés suivantes :
· Intégrité de la lame (pas de micro-écaillage, largeur de lame constante, rayon de lame contrôlable)
·Qualité de surface de la face de coupe et de la face de flanc (affecte directement le niveau de force de coupe et le comportement à l'usure de l'outil)
Précision géométrique (y compris la précision angulaire, les caractéristiques liées au faux-rond- et la précision de la position géométrique critique)
Actuellement, une tendance de développement importante est celle des lasers à impulsions ultracourtes (USP) -lasers picoseconde et femtoseconde.
L’utilisation de la technologie continue de croître. Par rapport aux méthodes traditionnelles de traitement à impulsions longues-, le laser USP peut réduire considérablement les effets thermiques et obtenir une meilleure qualité de surface et des capacités de contrôle des limites lors du traitement de matériaux de haute-dureté.
Lors du traitement au laser PCD, les principaux facteurs de risque comprennent :
·Zone affectée par la chaleur (ZAT) et risque de graphitisation (étroitement liés au processus spécifique et peuvent être efficacement supprimés grâce à une stratégie d'impulsion, une sélection de longueur d'onde et une optimisation des paramètres du processus)
·Le problème de redéposition des débris (lorsque l'efficacité d'élimination des copeaux ou la planification du chemin de balayage est insuffisante, cela peut entraîner un émoussement des bords ou une détérioration de la rugosité de la surface usinée)
·Erreur de précision du placement des impulsions (en particulier dans des conditions de fréquence de répétition élevée, lorsque le contrôle de mouvement et le déclenchement laser ne sont pas strictement synchronisés)
C'est à ce niveau critique que les performances du système galvanométrique ne sont plus simplement un « élément d'amélioration des performances », mais ont directement évolué vers une contrainte fondamentale affectant la qualité et la stabilité du traitement.
