硬質(zhì)合金粉末伺服成型機在數(shù)控刀片、刀具、鉆頭中的應(yīng)用
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粉末伺服成型機是一種先進的粉末成型設(shè)備,采用機、電、氣、儀一體化控制、伺服驅(qū)動技術(shù),通過伺服馬達帶動絲桿轉(zhuǎn)動上沖、母模、下沖進行上下運動的粉末成型機。設(shè)備有獨立的伺服系統(tǒng)和電氣系統(tǒng),具有浮動壓制,精確控制壓力和位移,實現(xiàn)了對精細粉末的高精度成型。設(shè)備智能精準、可配機械手、自動送粉+擺料。具有高產(chǎn)能、效果好、稼動率高等特點。
粉末伺服成型機主要應(yīng)用于硬質(zhì)合金、粉末冶金、精密陶瓷、電子陶瓷、陶瓷結(jié)構(gòu)件、電感磁芯、T-Core電感、銅鐵共燒電感、電感一體成型、磁性材料、磁環(huán)、鐵氧體、鐵硅鋁、玻璃、鐵基合金等粉末材料的壓制成型。產(chǎn)品應(yīng)用于電感、半導(dǎo)體、通訊基站、變壓器、電源、3C電子、醫(yī)療、數(shù)控刀具、電動汽車、新能源(光伏、儲能、風電)等領(lǐng)域。
一、設(shè)備壓力:10T~1200T;
二、驅(qū)動方式:
1、上沖(伺服液壓缸驅(qū)動)+下沖(伺服液壓缸驅(qū)動);
2、上沖(伺服液壓缸驅(qū)動)+下沖(AC 伺服馬達+絲桿直連驅(qū)動);
3、上沖(AC 伺服馬達+絲桿直連驅(qū)動)+下沖(AC 伺服馬達+絲桿直連驅(qū)動);
三、模架結(jié)構(gòu):上一下一、上一下二、上一下三、上二下二、上二下三、上二下四;
四、精度要求:成型精度:≤0.02mm;重復(fù)精度:≤0.005mm
硬質(zhì)合金粉末伺服成型機在數(shù)控刀片、刀具及鉆頭的制造中扮演了關(guān)鍵角色,其高精度、靈活性和智能化特性能夠滿足現(xiàn)代制造業(yè)對刀具性能、效率和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的嚴苛要求。以下是其在具體應(yīng)用中的技術(shù)解析與優(yōu)勢體現(xiàn):
一、核心技術(shù)與優(yōu)勢
高動態(tài)伺服控制
采用伺服電機驅(qū)動,實現(xiàn)壓力、速度和位置的毫秒級動態(tài)調(diào)控,確保粉末填充均勻性和成型密度一致性(密度波動≤0.5%)。
適用于超硬材料(如碳化鎢-鈷合金)的精密壓制,減少燒結(jié)后變形。
復(fù)雜幾何成型能力
通過多軸聯(lián)動模具設(shè)計,可一次成型數(shù)控刀片的斷屑槽、鉆頭的螺旋排屑槽等復(fù)雜結(jié)構(gòu),減少后加工工序。
智能化參數(shù)適配
結(jié)合材料數(shù)據(jù)庫和AI算法,自動優(yōu)化壓制曲線,適配不同刀具的尺寸、形狀及材料配比(如梯度硬質(zhì)合金)。
二、在數(shù)控刀片、刀具及鉆頭中的具體應(yīng)用
1. 數(shù)控刀片(車削、銑削刀片)
需求特點:
刀片需具備高硬度(HRA≥92)、耐高溫(>1000℃)和復(fù)雜刃型(如負前角、三維斷屑槽)。
批量生產(chǎn)要求高一致性(尺寸公差±0.02mm)。
應(yīng)用方案:
梯度壓制:通過伺服壓機對刀片不同區(qū)域施加差異壓力,實現(xiàn)刃口高密度(14.5-15.0g/cm3)、基體適度疏松的梯度結(jié)構(gòu),提升抗崩刃性。
復(fù)雜槽型成型:直接壓制出三維斷屑槽(如“V”型槽、魚鱗槽),減少后續(xù)磨削成本(節(jié)省30%以上)。
涂層適配性:成型坯體表面光潔度高(Ra≤0.8μm),提升CVD/PVD涂層的附著力。
2. 整體硬質(zhì)合金刀具(銑刀、鉸刀等)
需求特點:
長徑比大的刀具(如深孔銑刀)需保證高剛性,避免切削振動;微型刀具(如PCB銑刀)需超精密成型。
應(yīng)用方案:
螺旋刃成型:通過伺服系統(tǒng)控制模具旋轉(zhuǎn)與下壓同步,直接壓制出螺旋刃(螺距精度±0.05mm),提升排屑效率。
微細結(jié)構(gòu)加工:支持直徑0.1mm以下微型刀具的成型,壓制力波動<1%,避免刃口微裂紋。
3. 硬質(zhì)合金鉆頭(麻花鉆、微孔鉆)
需求特點:
鉆頭需兼具高耐磨性和韌性,螺旋槽形狀直接影響排屑性能;微型鉆頭(如PCB微鉆)要求極高尺寸精度(直徑誤差<5μm)。
應(yīng)用方案:
螺旋槽精密成型:伺服壓機通過多工位分步壓制,精確控制鉆芯厚度與螺旋角(±0.5°),減少鉆孔偏擺。
納米級振動抑制:采用閉環(huán)反饋控制,消除壓制過程中的機械振動,確保微鉆芯部密度均勻(孔隙率<0.1%)。
復(fù)合結(jié)構(gòu)鉆尖:一次性壓制出自定心鉆尖(如140°頂角+橫刃修磨),提升鉆孔定位精度和壽命。
三、實際生產(chǎn)效益
粉末伺服成型機:
成型精度(尺寸公差)---±0.01mm---精度提升80%
密度均勻性---99%-99.5%---燒結(jié)變形率降低40%
復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型能力---近凈成型(一次完成)---加工周期縮短50%
能耗效率---按需調(diào)節(jié)(節(jié)能30%-50%)---噸耗電降低40%
提高生產(chǎn)效率
自動化程度高:該成型機能夠自動完成粉末填充、壓制、脫模等一系列動作,減少了人工干預(yù),顯著提高了生產(chǎn)效率。例如,一些先進的伺服粉末成型機可以實現(xiàn)一人操控多臺設(shè)備,大大提高了單位時間內(nèi)的產(chǎn)量。
快速成型:伺服電機驅(qū)動的傳動系統(tǒng)具有較高的響應(yīng)速度和加速度,使得成型機的壓制速度比傳統(tǒng)的液壓成型機更快,能夠在短時間內(nèi)完成大量產(chǎn)品的生產(chǎn)。
可連續(xù)作業(yè):設(shè)備穩(wěn)定性好,可以長時間連續(xù)運行,減少了因設(shè)備故障或維護導(dǎo)致的停機時間,進一步提高了生產(chǎn)效率。
提升產(chǎn)品精度
精確控制壓力和位移:伺服粉末成型機通過伺服電機和精密的控制系統(tǒng),能夠?qū)毫臀灰七M行精確的控制,保證了數(shù)控刀片、刀具和鉆頭等產(chǎn)品的尺寸精度和形狀精度。例如,在生產(chǎn)高精度的鉆頭時,伺服粉末成型機可以將誤差控制在極小的范圍內(nèi),確保鉆頭的直徑、長度等尺寸精度符合要求。
模具定位精準:采用先進的模具定位系統(tǒng),如3R定位系統(tǒng),能夠快速、準確地安裝和更換模具,并且保證模具在生產(chǎn)過程中的位置精度,從而提高了產(chǎn)品的一致性和精度。
密度均勻性好:在壓制過程中,伺服粉末成型機能夠使粉末均勻地受力,從而使成型件的密度更加均勻,避免了因密度不均勻?qū)е碌漠a(chǎn)品性能差異。這對于數(shù)控刀片、刀具和鉆頭等對材料性能要求較高的產(chǎn)品來說尤為重要。
優(yōu)化產(chǎn)品性能
材料利用率高:伺服粉末成型機可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和形狀要求,精確地控制粉末的用量,減少了材料的浪費,提高了材料利用率。這不僅降低了生產(chǎn)成本,還有助于節(jié)約資源。
微觀結(jié)構(gòu)均勻:由于成型過程中壓力和溫度的精確控制,使得數(shù)控刀片、刀具和鉆頭等產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)更加均勻,從而提高了產(chǎn)品的硬度、強度、韌性等性能。例如,在生產(chǎn)硬質(zhì)合金刀具時,伺服粉末成型機可以使合金中的碳化物顆粒分布更加均勻,提高了刀具的切削性能和耐磨性。
可制造復(fù)雜形狀產(chǎn)品:該成型機具有較好的靈活性,能夠生產(chǎn)各種形狀復(fù)雜的數(shù)控刀片、刀具和鉆頭等產(chǎn)品。通過編程和模具設(shè)計,可以實現(xiàn)不同形狀和尺寸的產(chǎn)品生產(chǎn),滿足市場的多樣化需求。
降低生產(chǎn)成本
減少廢料產(chǎn)生:高精度的控制和良好的材料利用率,使得生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料大大減少,降低了原材料的成本。
降低能耗:伺服粉末成型機在非工作狀態(tài)下能耗較低,且由于其高效的生產(chǎn)能力,單位產(chǎn)品的能耗也相對較低,從而降低了能源成本。
提高設(shè)備利用率:設(shè)備的高效性和穩(wěn)定性,使得設(shè)備的利用率提高,減少了設(shè)備閑置時間和維修成本,進一步降低了生產(chǎn)成本。
推動產(chǎn)業(yè)升級
促進技術(shù)創(chuàng)新:硬質(zhì)合金粉末伺服成型機的應(yīng)用推動了數(shù)控刀片、刀具和鉆頭等行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新,促使企業(yè)不斷研發(fā)新的產(chǎn)品和工藝,提高了行業(yè)的整體技術(shù)水平。
適應(yīng)市場需求變化:隨著市場對高性能、高精度數(shù)控刀片、刀具和鉆頭的需求不斷增加,伺服粉末成型機能夠滿足這些需求,幫助企業(yè)更好地適應(yīng)市場變化,提高市場競爭力。
提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性:通過精確的控制和穩(wěn)定的生產(chǎn)過程,伺服粉末成型機能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,減少次品率,提高企業(yè)的信譽度和市場份額。
四、行業(yè)典型案例
數(shù)控刀片批量制造
場景:汽車發(fā)動機缸體加工用涂層刀片(材質(zhì):WC-10%Co)。
方案:伺服壓機實現(xiàn)每分鐘60片的高速壓制,刀片刃口密度梯度控制(表層15.2g/cm3,芯部14.8g/cm3),涂層后壽命達120分鐘(傳統(tǒng)工藝僅80分鐘)。
PCB微鉆生產(chǎn)
場景:直徑0.2mm硬質(zhì)合金PCB鉆頭,用于5G電路板鉆孔。
方案:伺服壓機納米級定位+真空除氣工藝,鉆頭直線度<0.005mm/25mm,鉆孔10萬次無崩刃。
航空鈦合金銑刀
場景:鈦合金整體葉盤加工用球頭銑刀(直徑12mm,4刃)。
方案:伺服成型直接壓制螺旋刃+球頭輪廓,刃口跳動<0.01mm,刀具壽命提升50%。
五、未來技術(shù)趨勢
超精密成型:開發(fā)亞微米級定位精度的伺服系統(tǒng),支持納米硬質(zhì)合金刀具(如MEMS加工刀具)制造。
多材料復(fù)合壓制:在同一刀具中集成硬質(zhì)合金(刃部)與鋼基體(刀柄),實現(xiàn)“一步成型”。
數(shù)字孿生集成:通過虛擬仿真實時優(yōu)化壓制參數(shù),減少試模次數(shù)(目標:新刀具開發(fā)周期縮短70%)。
總結(jié)
硬質(zhì)合金粉末伺服成型機通過高精度動態(tài)控制與智能化工藝,為數(shù)控刀片、刀具及鉆頭提供了復(fù)雜結(jié)構(gòu)近凈成型、梯度材料適配和微細加工能力的核心解決方案,顯著提升了刀具的切削性能、壽命及生產(chǎn)效率。在高端制造(如航空航天、3C電子)領(lǐng)域,其技術(shù)優(yōu)勢正推動硬質(zhì)合金刀具向超精密化、功能集成化方向快速發(fā)展。
綜上所述,硬質(zhì)合金粉末伺服成型機在數(shù)控刀片、刀具及鉆頭制造領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢,不僅提升了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品精度,還優(yōu)化了產(chǎn)品性能并降低了生產(chǎn)成本,為產(chǎn)業(yè)的升級與發(fā)展注入了強大動力。
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