فك رموز تكنولوجيا التصنيع فائقة الدقة لأدوات الماس فائقة الدقة

يعد الماس فائق الدقة أحد العناصر الأساسية لتحقيق تصنيع فائق الدقة للقوالب. تقدم هذه المقالة أداء أدوات UPC (UltraPrecisionCuttingTool) الماسية فائقة الدقة التي تنتجها شركة Japan AlliedDiamond Co., Ltd.، وحالة تآكل الأداة عند قطع مواد قطع العمل المختلفة بدقة فائقة، وأمثلة المعالجة.

1. أداء أدوات الماس فائقة الدقة UPC

يحتوي الماس البلوري الأحادي على هيكل بلوري مكعب ترتبط فيه ذرات الكربون بقوة بروابط تساهمية. ثابت شبكتها هو 3.567 أنجستروم والمسافة بين الذرات المرتبطة هي 1.544 أنجستروم. نظرًا لخصائص التركيب الذري للماس أحادي البلورة، يمكن استخدامه كمادة أداة للحصول على صلابة ممتازة وحواف قطع ناعمة وحادة لا تمتلكها المواد الأخرى. يتم إعداد أدوات الألماس فائقة الدقة من UPC بواسطة تقنية طحن فائقة الدقة، والتي يمكنها زيادة خصائص المواد إلى أقصى حد والحصول على حافة القطع بحدة سلسة ومقاومة التآكل. يمكن مطابقتها مع أدوات آلية فائقة التشطيب لتحقيق أشكال شبه كروية ودقيقة عالية الدقة. تشطيب سوبر .

من أجل تلبية متطلبات التشطيب الفائق للقالب، يجب ضبط عمق القطع في نطاق النانومتر. لهذا السبب، فإن متطلبات أدوات القطع هي: ①يصل نصف قطر قوس طرف الأداة إلى حدّة تصل إلى عشرات النانومترات؛ ②تصل نعومة الحافة المتطورة إلى مستوى النانومتر. عند المعالجة بنفس عمق القطع مثل نصف قطر أنف الأداة، ليس من السهل إتلاف سطح العمل لقطعة العمل، والمعالجة مستقرة، وإخلاء الرقاقة سلس، وتغير سمك القطع الناتج عن التشوه المرن من قطعة الشغل هي أيضًا صغيرة جدًا، والتي يمكن أن تحقق تشطيبًا فائقًا.

2. الفرق في حالة التآكل لمواد الشغل المختلفة التي تتم معالجتها بواسطة أدوات UPC

تختلف حالة التآكل الكيميائي الحراري لأدوات الماس بشكل كبير اعتمادًا على نوع المادة التي تتم معالجتها. بعد تحول وجه النحاس الخالي من الأكسجين والألومنيوم النقي باستخدام أداة تحويل ماسية ذات حافة قطع مستقيمة فائقة الدقة بزاوية أنف تبلغ 130 درجة على مخرطة فائقة الدقة، تشير حالة التآكل لطرف الأداة إلى أن وجه المشعل للأداة أنتجت أداة لقطع النحاس الخالي من الأكسجين الحفرة الهلالية، لكن خط حافة القطع يظل حادًا؛ يصبح تآكل خط القمم المتطور لأداة قطع الألومنيوم النقي حافة قوسية دائرية، ولكن لم يتم العثور على تآكل حفرة هلالية على وجه المجرفة. من خلال الاختلافات في حالات التآكل هذه، يمكن رؤية آليات تآكل مختلفة: عند قطع النحاس، يحدث تآكل الحفرة على سطح الأداة بسبب أكسدة الماس عن طريق العمل التحفيزي للنحاس، وخط الحافة للقطع حافة الأداة ناتجة عن اتصال كامل بقطعة العمل بدون فجوات دون تآكل مؤكسد. عند قطع الألومنيوم، يتم إنشاء كربيد الألومنيوم بسبب الاتصال المباشر بين سطح العمل وسطح الأداة، وتتم إزالة مادة الشغل بواسطة حافة القطع وتتآكل حافة القطع. ومع ذلك، فإن اتجاه التآكل ينتشر، وعند قطع النحاس على العكس من ذلك (التمدد من حافة القطع إلى الوجه الجانبي)، لن يحدث تآكل هلالي لوجه المشعل.

بسبب الظواهر الكيميائية الحرارية المختلفة لمواد قطع العمل المختلفة، فإن حالة التآكل للأداة مختلفة أيضًا، لذلك يجب تصميم الزوايا الأمامية والخلفية المعقولة للأداة وفقًا لأنواع مختلفة من مواد قطع العمل.

3. أمثلة على معالجة أدوات الماس فائقة الدقة UPC-R

UPC-R هي أداة ماسية فائقة الدقة من UPC ذات حافة قطع دائرية. استخدامه النموذجي هو للتشطيب الفائق لقوالب المرآة شبه الكروية مثل أقراص DVD. دقة كفاف حافة القطع القوسية لأداة UPC-R أقل من 50 نانومتر، وهي أعلى دقة في العالم؛ يبلغ طول القوس R 5μm فقط، وهو أيضًا الأصغر في العالم. تشمل النقاط الرئيسية لمعالجة قوالب المرآة شبه الكروية على أدوات الآلة فائقة الدقة ذات المحورين CNC باستخدام أدوات الماس فائقة الدقة UPC-R ما يلي: ①كيفية تشكيل رقائق رقيقة ومستقرة بشكل مستمر وتفريغها بسلاسة؛ ②يجب أن تتمتع قطعة العمل بمستوى عالٍ من أداء التوازن الديناميكي عند الدوران. ③يمكن توسيط قطعة العمل بدقة؛ ④الإمداد المستقر لسائل القطع، وما إلى ذلك. نظرًا لأن التفاعل الكيميائي الحراري أثناء معالجة الفولاذ سوف يؤدي إلى رسم الماس ونشره على قطعة العمل، فإن أدوات الألماس UPC ليست مناسبة لقوالب الفولاذ فائقة التشطيب. ومع ذلك، إذا كان سطح القالب الفولاذي مطليًا بالكهرباء بطبقة من النيكل تتراوح سماكتها من عشرات الميكرونات إلى مئات الميكرونات، فيمكن استخدام أدوات UPC الماسية للتشطيب الفائق. فيما يتعلق بجودة الطلاء، اختر طلاءًا غير متبلور لا ينتج عنه عيوب هيكلية بلورية مثل المسامية والفصل.

4. أمثلة على معالجة أدوات الماس فائقة الدقة UPC-T

UPC-T عبارة عن أداة ماسية فائقة الدقة من UPC ذات حواف قطع مثلثة، والتي تستخدم بشكل أساسي للتشطيب الفائق لقوالب صريف الحيود مثل قوالب عدسة فريسنل وألواح توجيه الضوء الكريستالي السائل.

في السنوات الأخيرة، تطورت الدقة العالية والتصغير والتكامل للمكونات البصرية بسرعة. من العدسات شبه الكروية إلى عدسات فرينل التي يمكن أن تكون رفيعة وخفيفة الوزن ومتكاملة، تتزايد متطلبات التكنولوجيا فائقة التشطيب. عالية. يعد وضع المعالجة هذا مثالاً على استخدام أداة ماسية فائقة الدقة UPC-T لإنهاء جزء البشر الدقيق والشكل شبه الكروي بشكل فائق. لذلك، يجب أن يكون لحافة القطع لأداة الخراطة حافة قطع 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.

لقد تطورت قوالب التصنيع باستخدام أدوات الماس فائقة الدقة إلى طريقة معالجة لا غنى عنها في معالجة قوالب العدسات. في المستقبل، مع تحسين جودة القالب والطلب المتزايد في السوق على الأجزاء المقولبة عالية الدقة ومتعددة الوظائف، فضلاً عن زيادة الطلب على معالجة القوالب في المجالات الطبية والبيولوجية، تم تطوير أدوات جديدة سيستمر الترويج لها