Ống kính nhiệt độ thấp quay gia công

Ống kính nhiệt độ thấp quay gia côngQuá trình làm việc cốt lõi có thể được chia thành năm giai đoạn chính là tiền xử lý phôi, xây dựng môi trường nhiệt độ thấp, thiết lập thông số cắt, thực hiện cắt nhiệt độ thấp, kiểm tra chất lượng gia công. Mục tiêu cốt lõi của nó là cải thiện hiệu suất cắt vật liệu thông qua môi trường nhiệt độ thấp, đồng thời kiểm soát độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt.

I. phôi tiền xử lý:

Điều trị giòn ở nhiệt độ thấp

Làm mát phôi (như kim loại, gốm sứ hoặc vật liệu tinh thể) đến -20 ℃ đến -150 ℃, sử dụng nhiệt độ thấp để tạo ra sự giòn của vật liệu.

Phương pháp điển hình:

Ngâm nitơ lỏng: Nhúng phôi vào bể nitơ lỏng trong ít nhất 10 phút, lấy ra sau khi nitơ lỏng ngừng bốc hơi dữ dội (giảm khói trắng), đảm bảo nhiệt độ tổng thể của phôi đều.

Chuck đông lạnh điện tử: Sử dụng nguyên lý làm lạnh chênh lệch nhiệt độ bán dẫn, làm mát phôi trực tiếp bằng lò phản ứng điện chính (-30 ℃) hoặc lò phản ứng điện thứ cấp (-70 ℃) trong khi đóng băng phôi trên mâm cặp bằng băng màng lỏng đặc biệt để đạt được tích hợp kẹp và làm mát.

Cố định và định vị phôi

Nhanh chóng cố định phôi sau khi làm lạnh trước vào mâm cặp máy hoặc bàn làm việc, tránh sự biến mất của độ giòn do nhiệt độ tăng trở lại.

Đối với gia công chính xác, chẳng hạn như vật liệu tinh thể, cần sử dụng kẹp có độ chính xác cao và điều chỉnh vị trí trục phôi (Z-axis) và hướng tâm (X-axis), đảm bảo rằng các điểm cắt được căn chỉnh với công cụ.

Thứ hai, việc xây dựng môi trường nhiệt độ thấp của quá trình quay ống kính nhiệt độ thấp:

Lựa chọn phương tiện làm mát

Nitơ lỏng: Độ tinh khiết cần đạt 99,999%, được bơm bằng bơm nitơ lỏng và phun vào khu vực cắt bằng ống tròn kim loại nhỏ, đạt được nhiệt độ làm mát cực thấp -196 ℃.

Khí nhiệt độ thấp: chẳng hạn như khí nén hoặc nitơ được làm mát đến -40 ° C đến -80 ° C thông qua hệ thống làm lạnh, phun qua vòi phun đến giao diện cắt, thích hợp cho các vật liệu nhạy cảm với nitơ lỏng.

Hỗn hợp chất lỏng nhiệt độ thấp: Tiêm nitơ lỏng vào rượu có thể thu được chất lỏng nhiệt độ thấp -90 ℃, thích hợp cho phương pháp làm mát truyền.

Phương pháp làm mát Phân loại

Loại làm mát bên ngoài: Chỉ làm mát bề mặt phôi hoặc dao, nhiệt độ bên trong vẫn cao, thích hợp cho gia công thô.

Loại làm mát bên trong: vận chuyển chất lỏng nhiệt độ thấp thông qua lỗ bên trong của dụng cụ cắt hoặc thông qua kênh bên trong của phôi, làm cho nhiệt độ của toàn bộ khu vực cắt đồng đều và hiệu quả cắt tốt hơn, thích hợp cho việc hoàn thiện.

Làm mát liên tục: Làm mát liên tục cho toàn bộ phôi hoặc khu vực cắt, hiệu quả làm mát tốt nhưng tiêu thụ năng lượng cao hơn.

Làm mát gián đoạn: Chỉ làm mát cục bộ khi cắt, thích hợp cho các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ.

Kiểm soát nhiệt độ&phản hồi

Sử dụng cảm biến nhiệt độ để theo dõi nhiệt độ vùng cắt trong thời gian thực, điều chỉnh lượng phun chất lỏng nhiệt độ thấp thông qua bộ điều khiển phản hồi và duy trì nhiệt độ mục tiêu (chẳng hạn như -50 ° C).

Khi bộ điều khiển nguồn cấp dữ liệu hiện tại phát hiện sự thay đổi công suất đầu vào của hệ thống gia công, dòng chảy được điều chỉnh tự động để bù đắp cho biến động nhiệt độ.

III. Thiết lập tham số cắt:

Máy công cụ và lựa chọn công cụ cắt

Máy công cụ: Máy tiện ngang chính xác được lựa chọn, phạm vi tốc độ trục chính 25-1600r/phút, lượng thức ăn 0,05-1,50mm/r, đáp ứng nhu cầu năng động của cắt nhiệt độ thấp.

Công cụ cắt: Ưu tiên sử dụng công cụ làm mát bên trong (chẳng hạn như bit làm mát bên trong, dao phay), đảm bảo chất lỏng nhiệt độ thấp trực tiếp đến giao diện cắt. Đối với vật liệu tinh thể, cần sử dụng công cụ cắt kim cương để giảm thiệt hại bề mặt phụ.

Tối ưu hóa thông số cắt

Tốc độ cắt: Độ giòn của vật liệu tăng lên ở nhiệt độ thấp, có thể tăng tốc độ cắt thích hợp (chẳng hạn như 200-500m/phút) để giảm lực cắt, nhưng cần tránh tăng nhiệt độ do tốc độ quá cao.

Lượng thức ăn: Điều chỉnh theo độ cứng của vật liệu, thường là 0,05-0,2mm/r để cân bằng hiệu quả cắt với độ nhám bề mặt.

Số lượng dao ăn trở lại: được kiểm soát trong 0,1-1,0mm khi gia công chính xác, tránh lực cắt quá lớn dẫn đến biến dạng phôi hoặc hỏng công cụ.

Bốn, nhiệt độ thấp cắt thực hiện:

Phun chất lỏng nhiệt độ thấp

Sau khi khởi động máy, mở bể nitơ lỏng hoặc van khí đông lạnh và căn chỉnh môi trường làm mát thông qua vòi phun vào vùng biến dạng cắt (chẳng hạn như bề mặt dao phía trước của công cụ tiện và vị trí tiếp xúc với chip).

Góc phun thường là 30 ° - 45 °, cách điểm cắt 10-30mm, đảm bảo môi trường làm mát bao phủ đồng đều giao diện cắt.

Giám sát quá trình cắt

Quan sát lực cắt, nhiệt độ cắt và hình thái chip trong thời gian thực, điều chỉnh lưu lượng làm mát hoặc các thông số cắt để tối ưu hóa hiệu quả xử lý.

Đối với vật liệu tinh thể, rung cắt cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh nứt bề mặt phụ hoặc lỗi vị trí.

Xả chip và làm sạch

Chất lỏng nhiệt độ thấp rửa khu vực cắt, thúc đẩy xả chip và ngăn chặn cắt thứ cấp.

Sau khi xử lý xong, bề mặt phôi được làm sạch bằng rượu hoặc nước khử ion để loại bỏ phương tiện làm mát còn lại.

V. Kiểm tra chất lượng chế biến:

Phát hiện độ nhám bề mặt

Sử dụng máy đo đường viền hoặc kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) để đo độ nhám bề mặt (giá trị Ra), cắt ở nhiệt độ thấp thường làm giảm giá trị Ra xuống dưới 0,8 μm.

Phân tích vi cấu trúc

Quan sát vi cấu trúc bề mặt đã qua xử lý bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) hoặc kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để đánh giá sự tinh chỉnh hạt, độ dày của lớp cứng gia công và phân bố ứng suất dư.

Kết quả điển hình: cắt nhiệt độ cực thấp có thể tinh chỉnh kích thước hạt bề mặt, làm giảm độ dày của lớp cứng xử lý, đồng thời tăng ứng suất áp suất còn lại của bề mặt và cải thiện tuổi thọ mỏi.

Kiểm tra hiệu suất

Kiểm tra độ cứng, kiểm tra độ mỏi hoặc kiểm tra tính chất quang học (chẳng hạn như truyền ánh sáng tinh thể) được thực hiện trên phôi gia công để xác minh hiệu quả cải thiện của cắt nhiệt độ thấp đối với tính chất vật liệu.