Ο συνδυασμός προηγμένου εξοπλισμού επεξεργασίας και εργαλείων κοπής CNC υψηλής απόδοσης μπορεί να δώσει πλήρη απόδοση στη σωστή απόδοσή του και να επιτύχει καλά οικονομικά οφέλη. Με την ταχεία ανάπτυξη των υλικών κοπτικών εργαλείων, διάφορα νέα υλικά εργαλείων κοπής έχουν βελτιώσει σημαντικά τις φυσικές, μηχανικές τους ιδιότητες και την απόδοση κοπής, ενώ το φάσμα εφαρμογών τους συνέχισε επίσης να επεκτείνεται.
εικόνα
1. Τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν βασικές ιδιότητες
ο
Η επιλογή του υλικού εργαλείου έχει μεγάλη επίδραση στη διάρκεια ζωής του εργαλείου, την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας, την ποιότητα επεξεργασίας και το κόστος επεξεργασίας. Όταν το εργαλείο κόβει, πρέπει να φέρει τις επιπτώσεις της υψηλής πίεσης, της υψηλής θερμοκρασίας, της τριβής, των κραδασμών και των κραδασμών. Επομένως, το υλικό εργαλείου πρέπει να έχει τις ακόλουθες βασικές ιδιότητες:
(1) Σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Η σκληρότητα του υλικού του εργαλείου πρέπει να είναι υψηλότερη από αυτή του υλικού του τεμαχίου εργασίας, γενικά πάνω από 60HRC. Όσο πιο σκληρό είναι το υλικό του εργαλείου, τόσο καλύτερη είναι η αντίσταση στη φθορά.
(2) Δύναμη και σκληρότητα. Τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν υψηλή αντοχή και σκληρότητα για να αντέχουν τις δυνάμεις κοπής, τους κραδασμούς και τους κραδασμούς και να αποτρέπουν εύθραυστα σπασίματα και θρυμματισμό των εργαλείων.
(3) Αντοχή στη θερμότητα. Η αντίσταση στη θερμότητα του υλικού εργαλείου είναι καλύτερη, μπορεί να αντέξει την υψηλή θερμοκρασία κοπής και έχει καλή αντοχή στην οξείδωση.
(4) Απόδοση και οικονομία διαδικασίας. Τα υλικά εργαλείων θα πρέπει να έχουν καλή απόδοση σφυρηλάτησης, απόδοση θερμικής επεξεργασίας, απόδοση συγκόλλησης, απόδοση λείανσης κ.λπ., και πρέπει να επιδιώκουν υψηλή αναλογία απόδοσης-τιμής.
2. Τύποι, ιδιότητες, χαρακτηριστικά και εφαρμογές των υλικών εργαλείων
1. Τύποι, ιδιότητες και χαρακτηριστικά υλικών εργαλείων διαμαντιών και εφαρμογές εργαλείων
Το διαμάντι είναι ένα αλλοτρόπο του άνθρακα και είναι το σκληρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση. Τα διαμαντένια εργαλεία έχουν υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή στη φθορά και υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χρησιμοποιούνται ευρέως στην επεξεργασία μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μεταλλικών υλικών. Ειδικά στην κοπή υψηλής ταχύτητας αλουμινίου και κραμάτων πυριτίου-αλουμινίου, τα διαμαντένια εργαλεία είναι οι κύριοι τύποι εργαλείων κοπής που είναι δύσκολο να αντικατασταθούν. Τα διαμαντένια εργαλεία που μπορούν να επιτύχουν υψηλή απόδοση, υψηλή σταθερότητα και μηχανική κατεργασία μεγάλης διάρκειας ζωής είναι απαραίτητα και σημαντικά εργαλεία στη σύγχρονη κατεργασία CNC.
εικόνα
⑴ Τύποι εργαλείων διαμαντιών
① Εργαλείο φυσικού διαμαντιού: Το φυσικό διαμάντι χρησιμοποιείται ως εργαλείο κοπής εδώ και εκατοντάδες χρόνια. Το εργαλείο από φυσικό μονοκρυστάλλινο διαμάντι έχει λειανθεί και η κοπτική άκρη μπορεί να λειανθεί εξαιρετικά αιχμηρή. Η ακτίνα κοπής μπορεί να φτάσει τα 0,002μm, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει εξαιρετικά λεπτή κοπή και μπορεί Είναι ένα αναγνωρισμένο, ιδανικό και αναντικατάστατο εργαλείο κατεργασίας υπερακρίβειας για την επεξεργασία εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας τεμαχίου εργασίας και εξαιρετικά χαμηλής τραχύτητας επιφάνειας.
② Εργαλείο διαμαντιών PCD: Το φυσικό διαμάντι είναι ακριβό και το πολυκρυσταλλικό διαμάντι (PCD) χρησιμοποιείται ευρέως στην κοπή. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, αναπτύχθηκε το πολυκρυσταλλικό διαμάντι (Polycrystauine diamond, PCD για συντομία) Μετά από επιτυχία, τα εργαλεία φυσικού διαμαντιού έχουν αντικατασταθεί από τεχνητό πολυκρυσταλλικό διαμάντι σε πολλές περιπτώσεις. Οι πρώτες ύλες PCD είναι πλούσιες σε πηγές και η τιμή τους είναι μόνο μερικά δέκατα έως ένα δέκατο των φυσικών διαμαντιών.
Τα εργαλεία PCD δεν μπορούν να τρίψουν εξαιρετικά αιχμηρές άκρες και η ποιότητα της επιφάνειας των επεξεργασμένων τεμαχίων δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του φυσικού διαμαντιού. Δεν είναι βολικό να κατασκευάζονται ένθετα PCD με διακόπτες τσιπ στη βιομηχανία. Επομένως, το PCD μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για λεπτή κοπή μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μετάλλων και είναι δύσκολο να επιτευχθεί κοπή καθρέφτη εξαιρετικής ακρίβειας.
③ Εργαλεία διαμαντιών CVD: Από τα τέλη της δεκαετίας του 1970 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1980, η τεχνολογία διαμαντιών CVD εμφανίστηκε στην Ιαπωνία. Το διαμάντι CVD αναφέρεται στη σύνθεση φιλμ διαμαντιού σε ετερογενή υποστρώματα (όπως καρβίδιο με τσιμέντο, κεραμικά κ.λπ.) με εναπόθεση χημικών ατμών (CVD). Το διαμάντι CVD έχει ακριβώς την ίδια δομή και χαρακτηριστικά με το φυσικό διαμάντι.
Η απόδοση του διαμαντιού CVD είναι πολύ κοντά σε αυτή του φυσικού διαμαντιού και έχει τα πλεονεκτήματα του φυσικού μονοκρυστάλλου διαμαντιού και του πολυκρυσταλλικού διαμαντιού (PCD) και ξεπερνά τα μειονεκτήματά τους σε κάποιο βαθμό.
⑵ Χαρακτηριστικά απόδοσης εργαλείων διαμαντιών
① Εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: Το φυσικό διαμάντι είναι η πιο σκληρή ουσία που υπάρχει στη φύση. Το διαμάντι έχει εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη φθορά. Κατά την επεξεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας, η διάρκεια ζωής των εργαλείων διαμαντιού είναι 10 έως 100 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των εργαλείων τσιμεντοειδούς καρβιδίου ή ακόμη και εκατοντάδες φορές.
② Έχει πολύ χαμηλό συντελεστή τριβής: ο συντελεστής τριβής μεταξύ διαμαντιού και ορισμένων μη σιδηρούχων μετάλλων είναι χαμηλότερος από αυτόν άλλων εργαλείων κοπής, ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, η παραμόρφωση κατά την επεξεργασία είναι μικρή και η δύναμη κοπής μπορεί να μειωθεί.
③ Η κοπτική άκρη είναι πολύ αιχμηρή: η κοπτική άκρη των διαμαντένιων εργαλείων μπορεί να ακονιστεί και το φυσικό εργαλείο μονού κρυστάλλου μπορεί να φτάσει το ύψος 0.002-0.008μm, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εξαιρετικά αδαμαντοφόρα εργαλεία. - Λεπτή κοπή και κατεργασία εξαιρετικής ακρίβειας.
④ Έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα: το διαμάντι έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και θερμική διάχυση, η θερμότητα κοπής διαχέεται εύκολα και η θερμοκρασία του τμήματος κοπής του εργαλείου είναι χαμηλή.
⑤ Χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής: Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του διαμαντιού είναι αρκετές φορές μικρότερος από εκείνον του τσιμεντοειδούς καρβιδίου και η αλλαγή στο μέγεθος του εργαλείου που προκαλείται από τη θερμότητα κοπής είναι πολύ μικρή, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ακρίβεια και τη μηχανική κατεργασία εξαιρετικής ακρίβειας που απαιτεί υψηλή ακρίβεια διαστάσεων.
⑶ Εφαρμογή εργαλείων διαμαντιών
Τα διαμαντένια εργαλεία χρησιμοποιούνται κυρίως για λεπτή κοπή και διάτρηση μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μεταλλικών υλικών σε υψηλή ταχύτητα. Είναι κατάλληλο για την επεξεργασία διαφόρων ανθεκτικών στη φθορά μη μετάλλων, όπως τεμάχια μεταλλουργίας σκόνης FRP, κεραμικά υλικά κ.λπ. διάφορα ανθεκτικά στη φθορά μη σιδηρούχα μέταλλα, όπως διάφορα κράματα πυριτίου-αλουμινίου. διάφορες κατεργασίες φινιρίσματος μη σιδηρούχων μετάλλων.
Το μειονέκτημα των εργαλείων διαμαντιού είναι ότι έχουν κακή θερμική σταθερότητα. Όταν η θερμοκρασία κοπής υπερβαίνει τους 700 βαθμούς έως τους 800 βαθμούς, θα χάσει εντελώς τη σκληρότητά του. Επιπλέον, δεν είναι κατάλληλο για κοπή σιδηρούχων μετάλλων, επειδή το διαμάντι (άνθρακας) συνδέεται εύκολα με το σίδηρο σε υψηλές θερμοκρασίες. Η ατομική δράση μετατρέπει τα άτομα άνθρακα σε δομή γραφίτη και το εργαλείο καταστρέφεται εύκολα.
2. Τύποι, ιδιότητες και χαρακτηριστικά υλικών εργαλείων κυβικού νιτριδίου βορίου και εφαρμογές εργαλείων
Το κυβικό νιτρίδιο του βορίου (CBN), το δεύτερο υπερσκληρό υλικό που συντίθεται με μέθοδο παρόμοια με αυτή του διαμαντιού, είναι δεύτερο μόνο μετά το διαμάντι από άποψη σκληρότητας και θερμικής αγωγιμότητας. Έχει εξαιρετική θερμική σταθερότητα και μπορεί να θερμανθεί στους 10,000 βαθμούς στην ατμόσφαιρα. Οξείδωση δεν συμβαίνει. Το CBN έχει εξαιρετικά σταθερές χημικές ιδιότητες για τα σιδηρούχα μέταλλα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως στην επεξεργασία προϊόντων χάλυβα.
εικόνα
⑴ Τύποι εργαλείων κοπής κυβικού νιτριδίου βορίου
Το νιτρίδιο του κυβικού βορίου (CBN) είναι μια ουσία που δεν υπάρχει στη φύση. Μπορεί να χωριστεί σε μονοκρυσταλλικό και πολυκρυσταλλικό, δηλαδή σε μονοκρύσταλλο CBN και σε πολυκρυσταλλικό κυβικό νιτρίδιο βορίου (Polycrystalline cubic bornnitride, που αναφέρεται ως PCBN). Το CBN είναι ένα από τα ισομερή του νιτριδίου του βορίου (BN) και η δομή του είναι παρόμοια με αυτή του διαμαντιού.
Το PCBN (πολυκρυσταλλικό κυβικό νιτρίδιο του βορίου) είναι ένα πολυκρυσταλλικό υλικό που πυροσυσσωματώνει λεπτά υλικά CBN μέσω μιας φάσης σύνδεσης (TiC, TiN, Al, Ti, κ.λπ.) υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση. Διαμαντένιο υλικό εργαλείων, αυτό και το διαμάντι συλλογικά αναφέρεται ως υπερσκληρό υλικό εργαλείων. Το PCBN χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή μαχαιριών ή άλλων εργαλείων.
Τα εργαλεία PCBN μπορούν να χωριστούν σε ενσωματωμένα ένθετα PCBN και σε σύνθετα ένθετα PCBN πυροσυσσωματωμένα με καρβίδιο με τσιμέντο.
Τα σύνθετα ένθετα PCBN κατασκευάζονται με πυροσυσσωμάτωση ενός στρώματος PCBN με πάχος {{0}},5 έως 1,0 mm σε καρβίδιο με τσιμέντο με καλή αντοχή και σκληρότητα. Η απόδοσή του έχει τόσο καλή σκληρότητα όσο και υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Τα προβλήματα της χαμηλής αντοχής σε κάμψη και των δυσκολιών συγκόλλησης των ενθεμάτων CBN επιλύονται.
⑵ Κύριες ιδιότητες και χαρακτηριστικά του κυβικού νιτριδίου του βορίου
Αν και η σκληρότητα του κυβικού νιτριδίου του βορίου είναι ελαφρώς κατώτερη από το διαμάντι, είναι πολύ υψηλότερη από άλλα υλικά υψηλής σκληρότητας. Το εξαιρετικό πλεονέκτημα του CBN είναι ότι η θερμική του σταθερότητα είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του διαμαντιού, η οποία μπορεί να φτάσει πάνω από 1200 βαθμούς (700-800 βαθμός για το διαμάντι). αντίδραση. Τα κύρια χαρακτηριστικά απόδοσης του κυβικού νιτριδίου βορίου είναι τα ακόλουθα.
① Υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: Η κρυσταλλική δομή του CBN είναι παρόμοια με αυτή του διαμαντιού και έχει παρόμοια σκληρότητα και αντοχή με το διαμάντι. Το PCBN είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για την επεξεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας που μπορούσαν να αλέσουν μόνο πριν και μπορούν να επιτύχουν καλύτερη ποιότητα επιφάνειας των τεμαχίων εργασίας.
② Υψηλή θερμική σταθερότητα: Η θερμική αντίσταση του CBN μπορεί να φτάσει τους 1400-1500 βαθμούς , που είναι σχεδόν 1 φορές υψηλότερη από αυτή του διαμαντιού (700-800 βαθμός ). Τα εργαλεία PCBN μπορούν να κόψουν κράματα υψηλής θερμοκρασίας και σκληρυμένους χάλυβες με ταχύτητα 3 έως 5 φορές υψηλότερη από αυτή των εργαλείων καρβιδίου με τσιμέντο.
③Εξαιρετική χημική σταθερότητα: Δεν έχει χημική αλληλεπίδραση με υλικά με βάση το σίδηρο σε 1200-1300 βαθμό και δεν θα φθαρεί τόσο έντονα όσο το διαμάντι και μπορεί να διατηρήσει τη σκληρότητα του καρβιδίου με τσιμέντο αυτή τη στιγμή. Τα εργαλεία PCBN είναι κατάλληλα για την κοπή εξαρτημάτων από σκληρυμένο χάλυβα και ψυχρού χυτοσιδήρου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στην κοπή χυτοσιδήρου υψηλής ταχύτητας.
④ Καλή θερμική αγωγιμότητα: Αν και η θερμική αγωγιμότητα του CBN δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του διαμαντιού, η θερμική αγωγιμότητα του PCBN είναι δεύτερη μετά το διαμάντι μεταξύ των διαφόρων υλικών εργαλείων και είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του χάλυβα υψηλής ταχύτητας και του τσιμεντοειδούς καρβιδίου.
⑤ Χαμηλός συντελεστής τριβής: Ένας χαμηλός συντελεστής τριβής μπορεί να μειώσει τη δύναμη κοπής κατά την κοπή, να μειώσει τη θερμοκρασία κοπής και να βελτιώσει την ποιότητα της κατεργασμένης επιφάνειας.
⑶ Εφαρμογή εργαλείου κυβικού νιτριδίου βορίου
Το κυβικό νιτρίδιο του βορίου είναι κατάλληλο για φινίρισμα διαφόρων δύσκολα κοπών υλικών όπως σκληρυμένο χάλυβα, σκληρό χυτοσίδηρο, κράμα υψηλής θερμοκρασίας, σκληρό κράμα και υλικά επιφανειακού ψεκασμού. Η ακρίβεια κατεργασίας μπορεί να φτάσει το IT5 (η τρύπα είναι IT6) και η τραχύτητα της επιφάνειας μπορεί να είναι τόσο μικρή όσο το Ra1.25-0.20μm.
Το υλικό εργαλείου κυβικού νιτριδίου βορίου έχει χαμηλή σκληρότητα και αντοχή σε κάμψη. Επομένως, τα εργαλεία τόρνευσης κυβικού νιτριδίου του βορίου δεν είναι κατάλληλα για σκληρή κατεργασία με χαμηλή ταχύτητα και υψηλό φορτίο κρούσης. Στην περίπτωση του μετάλλου θα προκύψει έντονο συσσωρευμένο άκρο, το οποίο θα αλλοιώσει την επεξεργασμένη επιφάνεια.
3. Τύποι, ιδιότητες και χαρακτηριστικά υλικών κεραμικών εργαλείων και εφαρμογές εργαλείων
Τα κεραμικά εργαλεία κοπής έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής σκληρότητας, της καλής αντοχής στη φθορά, της εξαιρετικής αντοχής στη θερμότητα και της χημικής σταθερότητας και δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο. Τα κεραμικά κοπτικά εργαλεία κατέχουν πολύ σημαντική θέση στην κατεργασία CNC. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής έχουν γίνει ένα από τα κύρια εργαλεία κοπής για την κοπή και την επεξεργασία υψηλών ταχυτήτων υλικών που δύσκολα κατεργάζονται. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής χρησιμοποιούνται ευρέως στην κοπή υψηλής ταχύτητας, στην ξηρή κοπή, στη σκληρή κοπή και στην κοπή δύσκολα στη μηχανή υλικών. Τα κεραμικά μαχαίρια μπορούν να επεξεργαστούν αποτελεσματικά υλικά υψηλής σκληρότητας που τα παραδοσιακά μαχαίρια δεν μπορούν να επεξεργαστούν καθόλου και να συνειδητοποιήσουν ότι «αντικαθιστούν το τρόχισμα με ένα αυτοκίνητο». η βέλτιστη ταχύτητα κοπής των κεραμικών μαχαιριών μπορεί να είναι 2 έως 10 φορές υψηλότερη από αυτή των μαχαιριών καρβιδίου με τσιμέντο, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την παραγωγική απόδοση της επεξεργασίας κοπής. Η κύρια πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται στα κεραμικά υλικά εργαλείων είναι το πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης. Ως εκ τούτου, η εκλαΐκευση και η εφαρμογή κεραμικών εργαλείων έχει μεγάλη σημασία για τη βελτίωση της παραγωγικότητας, τη μείωση του κόστους επεξεργασίας και την εξοικονόμηση στρατηγικών πολύτιμων μετάλλων, και επίσης θα προωθήσει σημαντικά την ανάπτυξη της τεχνολογίας κοπής. πρόοδος.
εικόνα
⑴ Τύποι κεραμικών υλικών εργαλείων
Οι τύποι υλικών κεραμικών εργαλείων μπορούν γενικά να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: κεραμικά με βάση την αλουμίνα, κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου και κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου-αλουμίνα. Μεταξύ αυτών, τα κεραμικά υλικά εργαλείων με βάση την αλουμίνα και το νιτρίδιο του πυριτίου είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Η απόδοση των κεραμικών με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου είναι ανώτερη από εκείνη των κεραμικών με βάση την αλουμίνα.
⑵ Απόδοση και χαρακτηριστικά κεραμικών κοπτικών εργαλείων
Τα χαρακτηριστικά απόδοσης των κεραμικών κοπτικών εργαλείων είναι τα εξής:
① Υψηλή σκληρότητα και καλή αντοχή στη φθορά: Παρόλο που η σκληρότητα των κεραμικών εργαλείων δεν είναι τόσο υψηλή όσο αυτή των PCD και PCBN, είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των εργαλείων τσιμεντοειδούς καρβιδίου και χάλυβα υψηλής ταχύτητας, φτάνοντας το 93-95HRA. Τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να επεξεργαστούν υλικά υψηλής σκληρότητας που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν με παραδοσιακά εργαλεία και είναι κατάλληλα για κοπή υψηλής ταχύτητας και σκληρή κοπή.
② Αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και καλή αντοχή στη θερμότητα: Τα κεραμικά εργαλεία μπορούν ακόμα να κόψουν σε υψηλές θερμοκρασίες πάνω από 1200 βαθμούς. Τα κεραμικά μαχαίρια έχουν καλές μηχανικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας και η αντίσταση στην οξείδωση των κεραμικών μαχαιριών A12O3 είναι ιδιαίτερα καλή. Ακόμα κι αν το κοπτικό άκρο βρίσκεται σε κατάσταση καυτό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεχώς. Επομένως, τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να επιτύχουν στεγνή κοπή, η οποία μπορεί να εξοικονομήσει υγρό κοπής.
③ Καλή χημική σταθερότητα: τα κεραμικά εργαλεία κοπής δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο και είναι ανθεκτικά στη διάβρωση και χημικά σταθερά, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη φθορά συγκόλλησης των εργαλείων κοπής.
④ Χαμηλός συντελεστής τριβής: Η συγγένεια μεταξύ κεραμικών εργαλείων κοπής και μετάλλου είναι μικρή και ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη δύναμη κοπής και τη θερμοκρασία κοπής.
⑶ Εφαρμογή κεραμικών μαχαιριών
Τα κεραμικά είναι ένα από τα υλικά εργαλείων που χρησιμοποιούνται κυρίως για φινίρισμα και ημι-τελική επεξεργασία υψηλής ταχύτητας. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής είναι κατάλληλα για την κοπή όλων των ειδών χυτοσιδήρου (γκρίζος χυτοσίδηρος, όλκιμος σίδηρος, ελατός χυτοσίδηρος, ψυχρός χυτοσίδηρος, χυτοσίδηρος υψηλής αντοχής στη φθορά) και χάλυβας (ανθρακωματικός χάλυβας, κράμα δομικός χάλυβας, χάλυβας υψηλής αντοχής , χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο, σβησμένος χάλυβας κ.λπ.), μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κοπή κραμάτων χαλκού, γραφίτη, πλαστικών μηχανικής και σύνθετων υλικών.
Υπάρχουν προβλήματα χαμηλής αντοχής σε κάμψη και χαμηλής αντοχής σε κρούση στην απόδοση των κεραμικών υλικών εργαλείων, τα οποία δεν είναι κατάλληλα για κοπή υπό χαμηλή ταχύτητα και κρουστικό φορτίο.
εικόνα
4. Ιδιότητες και Χαρακτηριστικά Επικαλυμμένων Υλικών Κοπτικών Εργαλείων και Εφαρμογή Κοπτικών Εργαλείων
Η επίστρωση του εργαλείου είναι ένας από τους σημαντικούς τρόπους βελτίωσης της απόδοσης του εργαλείου. Η εμφάνιση εργαλείων κοπής με επίστρωση έχει κάνει μια σημαντική ανακάλυψη στην απόδοση κοπής των κοπτικών εργαλείων. Το επικαλυμμένο εργαλείο επικαλύπτεται με ένα ή περισσότερα στρώματα πυρίμαχης ένωσης με καλή αντοχή στη φθορά στο πιο σκληρό σώμα εργαλείου, το οποίο συνδυάζει το υπόστρωμα εργαλείου με τη σκληρή επίστρωση, έτσι ώστε η απόδοση του εργαλείου να βελτιώνεται σημαντικά. Τα επικαλυμμένα εργαλεία κοπής μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση επεξεργασίας, να βελτιώσουν την ακρίβεια επεξεργασίας, να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εργαλείου και να μειώσουν το κόστος επεξεργασίας.
Περίπου το 80 τοις εκατό των εργαλείων κοπής που χρησιμοποιούνται στις νέες εργαλειομηχανές CNC χρησιμοποιούν εργαλεία με επίστρωση. Τα επικαλυμμένα εργαλεία κοπής θα είναι η πιο σημαντική ποικιλία εργαλείων στον τομέα της κατεργασίας CNC στο μέλλον.
εικόνα
⑴ Τύποι εργαλείων με επικάλυψη
Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους επίστρωσης, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε εργαλεία επικαλυμμένα με χημική εναπόθεση ατμού (CVD) και σε εργαλεία επικαλυμμένα με φυσική εναπόθεση ατμού (PVD). Τα επικαλυμμένα εργαλεία καρβιδίου χρησιμοποιούν γενικά χημική εναπόθεση ατμού και η θερμοκρασία εναπόθεσης είναι περίπου 1000 μοίρες. Τα επικαλυμμένα εργαλεία χάλυβα υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν γενικά φυσική εναπόθεση ατμών και η θερμοκρασία εναπόθεσης είναι περίπου 500 μοίρες.
Σύμφωνα με τα διαφορετικά υλικά υποστρώματος των επικαλυμμένων εργαλείων, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε εργαλεία επικαλυμμένα με καρβίδιο, εργαλεία με επικάλυψη από χάλυβα υψηλής ταχύτητας και εργαλεία με επικάλυψη κεραμικών και υπερσκληρών υλικών (διαμάντι και κυβικό νιτρίδιο βορίου).
Ανάλογα με τη φύση του υλικού επικάλυψης, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες, συγκεκριμένα εργαλεία με «σκληρή» επίστρωση και εργαλεία με «μαλακή» επίστρωση. Οι κύριοι στόχοι που επιδιώκουν τα εργαλεία με «σκληρή» επίστρωση είναι η υψηλή σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά Τα κύρια πλεονεκτήματά του είναι η υψηλή σκληρότητα και η καλή αντοχή στη φθορά, συνήθως οι επικαλύψεις TiC και TiN. Ο στόχος που επιδιώκουν τα εργαλεία "μαλακής" επίστρωσης είναι ένας χαμηλός συντελεστής τριβής, γνωστός και ως αυτολιπαινόμενα εργαλεία, και η τριβή του με το υλικό του τεμαχίου. Ο συντελεστής είναι πολύ χαμηλός, μόνο περίπου 0.1, ο οποίος μπορεί να μειώσει συγκόλληση, μείωση της τριβής, μείωση της δύναμης κοπής και της θερμοκρασίας κοπής.
Πρόσφατα ανέπτυξε ένα εργαλείο νανο-επικάλυψης (Nanoeoating). Αυτό το επικαλυμμένο εργαλείο μπορεί να χρησιμοποιήσει διαφορετικούς συνδυασμούς διαφόρων υλικών επίστρωσης (όπως μέταλλο/μέταλλο, μέταλλο/κεραμικό, κεραμικό/κεραμικό κ.λπ.) για να καλύψει διαφορετικές λειτουργικές απαιτήσεις και απαιτήσεις απόδοσης. Μια σωστά σχεδιασμένη νανο-επικάλυψη μπορεί να κάνει το υλικό του εργαλείου να έχει εξαιρετικές λειτουργίες κατά της τριβής και κατά της φθοράς και αυτολιπαινόμενες ιδιότητες, το οποίο είναι κατάλληλο για ξηρή κοπή υψηλής ταχύτητας.
⑵ Χαρακτηριστικά επικαλυμμένων εργαλείων
Τα χαρακτηριστικά απόδοσης των επικαλυμμένων εργαλείων είναι τα εξής:
① Καλή μηχανική απόδοση και απόδοση κοπής: Τα επικαλυμμένα εργαλεία συνδυάζουν τις εξαιρετικές ιδιότητες του υλικού βάσης και του υλικού επίστρωσης, το οποίο όχι μόνο διατηρεί την καλή σκληρότητα και την υψηλή αντοχή της βάσης
Ο συνδυασμός προηγμένου εξοπλισμού επεξεργασίας και εργαλείων κοπής CNC υψηλής απόδοσης μπορεί να δώσει πλήρη απόδοση στη σωστή απόδοσή του και να επιτύχει καλά οικονομικά οφέλη. Με την ταχεία ανάπτυξη των υλικών κοπτικών εργαλείων, διάφορα νέα υλικά εργαλείων κοπής έχουν βελτιώσει σημαντικά τις φυσικές, μηχανικές τους ιδιότητες και την απόδοση κοπής, ενώ το φάσμα εφαρμογών τους συνέχισε επίσης να επεκτείνεται.
εικόνα
1. Τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν βασικές ιδιότητες
ο
Η επιλογή του υλικού εργαλείου έχει μεγάλη επίδραση στη διάρκεια ζωής του εργαλείου, την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας, την ποιότητα επεξεργασίας και το κόστος επεξεργασίας. Όταν το εργαλείο κόβει, πρέπει να φέρει τις επιπτώσεις της υψηλής πίεσης, της υψηλής θερμοκρασίας, της τριβής, των κραδασμών και των κραδασμών. Επομένως, το υλικό εργαλείου πρέπει να έχει τις ακόλουθες βασικές ιδιότητες:
(1) Σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Η σκληρότητα του υλικού του εργαλείου πρέπει να είναι υψηλότερη από αυτή του υλικού του τεμαχίου εργασίας, γενικά πάνω από 60HRC. Όσο πιο σκληρό είναι το υλικό του εργαλείου, τόσο καλύτερη είναι η αντίσταση στη φθορά.
(2) Δύναμη και σκληρότητα. Τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν υψηλή αντοχή και σκληρότητα για να αντέχουν τις δυνάμεις κοπής, τους κραδασμούς και τους κραδασμούς και να αποτρέπουν εύθραυστα σπασίματα και θρυμματισμό των εργαλείων.
(3) Αντοχή στη θερμότητα. Η αντίσταση στη θερμότητα του υλικού εργαλείου είναι καλύτερη, μπορεί να αντέξει την υψηλή θερμοκρασία κοπής και έχει καλή αντοχή στην οξείδωση.
(4) Απόδοση και οικονομία διαδικασίας. Τα υλικά εργαλείων θα πρέπει να έχουν καλή απόδοση σφυρηλάτησης, απόδοση θερμικής επεξεργασίας, απόδοση συγκόλλησης, απόδοση λείανσης κ.λπ., και πρέπει να επιδιώκουν υψηλή αναλογία απόδοσης-τιμής.
2. Τύποι, ιδιότητες, χαρακτηριστικά και εφαρμογές των υλικών εργαλείων
1. Τύποι, ιδιότητες και χαρακτηριστικά υλικών εργαλείων διαμαντιών και εφαρμογές εργαλείων
Το διαμάντι είναι ένα αλλοτρόπο του άνθρακα και είναι το σκληρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση. Τα διαμαντένια εργαλεία έχουν υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή στη φθορά και υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χρησιμοποιούνται ευρέως στην επεξεργασία μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μεταλλικών υλικών. Ειδικά στην κοπή υψηλής ταχύτητας αλουμινίου και κραμάτων πυριτίου-αλουμινίου, τα διαμαντένια εργαλεία είναι οι κύριοι τύποι εργαλείων κοπής που είναι δύσκολο να αντικατασταθούν. Τα διαμαντένια εργαλεία που μπορούν να επιτύχουν υψηλή απόδοση, υψηλή σταθερότητα και μηχανική κατεργασία μεγάλης διάρκειας ζωής είναι απαραίτητα και σημαντικά εργαλεία στη σύγχρονη κατεργασία CNC.
εικόνα
⑴ Τύποι εργαλείων διαμαντιών
① Εργαλείο φυσικού διαμαντιού: Το φυσικό διαμάντι χρησιμοποιείται ως εργαλείο κοπής εδώ και εκατοντάδες χρόνια. Το εργαλείο από φυσικό μονοκρυστάλλινο διαμάντι έχει λειανθεί και η κοπτική άκρη μπορεί να λειανθεί εξαιρετικά αιχμηρή. Η ακτίνα κοπής μπορεί να φτάσει τα 0,002μm, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει εξαιρετικά λεπτή κοπή και μπορεί Είναι ένα αναγνωρισμένο, ιδανικό και αναντικατάστατο εργαλείο κατεργασίας υπερακρίβειας για την επεξεργασία εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας τεμαχίου εργασίας και εξαιρετικά χαμηλής τραχύτητας επιφάνειας.
② Εργαλείο διαμαντιών PCD: Το φυσικό διαμάντι είναι ακριβό και το πολυκρυσταλλικό διαμάντι (PCD) χρησιμοποιείται ευρέως στην κοπή. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, αναπτύχθηκε το πολυκρυσταλλικό διαμάντι (Polycrystauine diamond, PCD για συντομία) Μετά από επιτυχία, τα εργαλεία φυσικού διαμαντιού έχουν αντικατασταθεί από τεχνητό πολυκρυσταλλικό διαμάντι σε πολλές περιπτώσεις. Οι πρώτες ύλες PCD είναι πλούσιες σε πηγές και η τιμή τους είναι μόνο μερικά δέκατα έως ένα δέκατο των φυσικών διαμαντιών.
Τα εργαλεία PCD δεν μπορούν να τρίψουν εξαιρετικά αιχμηρές άκρες και η ποιότητα της επιφάνειας των επεξεργασμένων τεμαχίων δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του φυσικού διαμαντιού. Δεν είναι βολικό να κατασκευάζονται ένθετα PCD με διακόπτες τσιπ στη βιομηχανία. Επομένως, το PCD μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για λεπτή κοπή μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μετάλλων και είναι δύσκολο να επιτευχθεί κοπή καθρέφτη εξαιρετικής ακρίβειας.
③ Εργαλεία διαμαντιών CVD: Από τα τέλη της δεκαετίας του 1970 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1980, η τεχνολογία διαμαντιών CVD εμφανίστηκε στην Ιαπωνία. Το διαμάντι CVD αναφέρεται στη σύνθεση φιλμ διαμαντιού σε ετερογενή υποστρώματα (όπως καρβίδιο με τσιμέντο, κεραμικά κ.λπ.) με εναπόθεση χημικών ατμών (CVD). Το διαμάντι CVD έχει ακριβώς την ίδια δομή και χαρακτηριστικά με το φυσικό διαμάντι.
Η απόδοση του διαμαντιού CVD είναι πολύ κοντά σε αυτή του φυσικού διαμαντιού και έχει τα πλεονεκτήματα του φυσικού μονοκρυστάλλου διαμαντιού και του πολυκρυσταλλικού διαμαντιού (PCD) και ξεπερνά τα μειονεκτήματά τους σε κάποιο βαθμό.
⑵ Χαρακτηριστικά απόδοσης εργαλείων διαμαντιών
① Εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: Το φυσικό διαμάντι είναι η πιο σκληρή ουσία που υπάρχει στη φύση. Το διαμάντι έχει εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη φθορά. Κατά την επεξεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας, η διάρκεια ζωής των εργαλείων διαμαντιού είναι 10 έως 100 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των εργαλείων τσιμεντοειδούς καρβιδίου ή ακόμη και εκατοντάδες φορές.
② Έχει πολύ χαμηλό συντελεστή τριβής: ο συντελεστής τριβής μεταξύ διαμαντιού και ορισμένων μη σιδηρούχων μετάλλων είναι χαμηλότερος από αυτόν άλλων εργαλείων κοπής, ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, η παραμόρφωση κατά την επεξεργασία είναι μικρή και η δύναμη κοπής μπορεί να μειωθεί.
③ Η κοπτική άκρη είναι πολύ αιχμηρή: η κοπτική άκρη των διαμαντένιων εργαλείων μπορεί να ακονιστεί και το φυσικό εργαλείο μονού κρυστάλλου μπορεί να φτάσει το ύψος 0.002-0.008μm, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εξαιρετικά αδαμαντοφόρα εργαλεία. - Λεπτή κοπή και κατεργασία εξαιρετικής ακρίβειας.
④ Έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα: το διαμάντι έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και θερμική διάχυση, η θερμότητα κοπής διαχέεται εύκολα και η θερμοκρασία του τμήματος κοπής του εργαλείου είναι χαμηλή.
⑤ Χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής: Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του διαμαντιού είναι αρκετές φορές μικρότερος από εκείνον του τσιμεντοειδούς καρβιδίου και η αλλαγή στο μέγεθος του εργαλείου που προκαλείται από τη θερμότητα κοπής είναι πολύ μικρή, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ακρίβεια και τη μηχανική κατεργασία εξαιρετικής ακρίβειας που απαιτεί υψηλή ακρίβεια διαστάσεων.
⑶ Εφαρμογή εργαλείων διαμαντιών
Τα διαμαντένια εργαλεία χρησιμοποιούνται κυρίως για λεπτή κοπή και διάτρηση μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μεταλλικών υλικών σε υψηλή ταχύτητα. Είναι κατάλληλο για την επεξεργασία διαφόρων ανθεκτικών στη φθορά μη μετάλλων, όπως τεμάχια μεταλλουργίας σκόνης FRP, κεραμικά υλικά κ.λπ. διάφορα ανθεκτικά στη φθορά μη σιδηρούχα μέταλλα, όπως διάφορα κράματα πυριτίου-αλουμινίου. διάφορες κατεργασίες φινιρίσματος μη σιδηρούχων μετάλλων.
Το μειονέκτημα των εργαλείων διαμαντιού είναι ότι έχουν κακή θερμική σταθερότητα. Όταν η θερμοκρασία κοπής υπερβαίνει τους 700 βαθμούς έως τους 800 βαθμούς, θα χάσει εντελώς τη σκληρότητά του. Επιπλέον, δεν είναι κατάλληλο για κοπή σιδηρούχων μετάλλων, επειδή το διαμάντι (άνθρακας) συνδέεται εύκολα με το σίδηρο σε υψηλές θερμοκρασίες. Η ατομική δράση μετατρέπει τα άτομα άνθρακα σε δομή γραφίτη και το εργαλείο καταστρέφεται εύκολα.
2. Τύποι, ιδιότητες και χαρακτηριστικά υλικών εργαλείων κυβικού νιτριδίου βορίου και εφαρμογές εργαλείων
Το κυβικό νιτρίδιο του βορίου (CBN), το δεύτερο υπερσκληρό υλικό που συντίθεται με μέθοδο παρόμοια με αυτή του διαμαντιού, είναι δεύτερο μόνο μετά το διαμάντι από άποψη σκληρότητας και θερμικής αγωγιμότητας. Έχει εξαιρετική θερμική σταθερότητα και μπορεί να θερμανθεί στους 10,000 βαθμούς στην ατμόσφαιρα. Οξείδωση δεν συμβαίνει. Το CBN έχει εξαιρετικά σταθερές χημικές ιδιότητες για τα σιδηρούχα μέταλλα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως στην επεξεργασία προϊόντων χάλυβα.
εικόνα
⑴ Τύποι εργαλείων κοπής κυβικού νιτριδίου βορίου
Το νιτρίδιο του κυβικού βορίου (CBN) είναι μια ουσία που δεν υπάρχει στη φύση. Μπορεί να χωριστεί σε μονοκρυσταλλικό και πολυκρυσταλλικό, δηλαδή σε μονοκρύσταλλο CBN και σε πολυκρυσταλλικό κυβικό νιτρίδιο βορίου (Polycrystalline cubic bornnitride, που αναφέρεται ως PCBN). Το CBN είναι ένα από τα ισομερή του νιτριδίου του βορίου (BN) και η δομή του είναι παρόμοια με αυτή του διαμαντιού.
Το PCBN (πολυκρυσταλλικό κυβικό νιτρίδιο του βορίου) είναι ένα πολυκρυσταλλικό υλικό που πυροσυσσωματώνει λεπτά υλικά CBN μέσω μιας φάσης σύνδεσης (TiC, TiN, Al, Ti, κ.λπ.) υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση. Διαμαντένιο υλικό εργαλείων, αυτό και το διαμάντι συλλογικά αναφέρεται ως υπερσκληρό υλικό εργαλείων. Το PCBN χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή μαχαιριών ή άλλων εργαλείων.
Τα εργαλεία PCBN μπορούν να χωριστούν σε ενσωματωμένα ένθετα PCBN και σε σύνθετα ένθετα PCBN πυροσυσσωματωμένα με καρβίδιο με τσιμέντο.
Τα σύνθετα ένθετα PCBN κατασκευάζονται με πυροσυσσωμάτωση ενός στρώματος PCBN με πάχος {{0}},5 έως 1,0 mm σε καρβίδιο με τσιμέντο με καλή αντοχή και σκληρότητα. Η απόδοσή του έχει τόσο καλή σκληρότητα όσο και υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Τα προβλήματα της χαμηλής αντοχής σε κάμψη και των δυσκολιών συγκόλλησης των ενθεμάτων CBN επιλύονται.
⑵ Κύριες ιδιότητες και χαρακτηριστικά του κυβικού νιτριδίου του βορίου
Αν και η σκληρότητα του κυβικού νιτριδίου του βορίου είναι ελαφρώς κατώτερη από το διαμάντι, είναι πολύ υψηλότερη από άλλα υλικά υψηλής σκληρότητας. Το εξαιρετικό πλεονέκτημα του CBN είναι ότι η θερμική του σταθερότητα είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του διαμαντιού, η οποία μπορεί να φτάσει πάνω από 1200 βαθμούς (700-800 βαθμός για το διαμάντι). αντίδραση. Τα κύρια χαρακτηριστικά απόδοσης του κυβικού νιτριδίου βορίου είναι τα ακόλουθα.
① Υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: Η κρυσταλλική δομή του CBN είναι παρόμοια με αυτή του διαμαντιού και έχει παρόμοια σκληρότητα και αντοχή με το διαμάντι. Το PCBN είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για την επεξεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας που μπορούσαν να αλέσουν μόνο πριν και μπορούν να επιτύχουν καλύτερη ποιότητα επιφάνειας των τεμαχίων εργασίας.
② Υψηλή θερμική σταθερότητα: Η θερμική αντίσταση του CBN μπορεί να φτάσει τους 1400-1500 βαθμούς , που είναι σχεδόν 1 φορές υψηλότερη από αυτή του διαμαντιού (700-800 βαθμός ). Τα εργαλεία PCBN μπορούν να κόψουν κράματα υψηλής θερμοκρασίας και σκληρυμένους χάλυβες με ταχύτητα 3 έως 5 φορές υψηλότερη από αυτή των εργαλείων καρβιδίου με τσιμέντο.
③Εξαιρετική χημική σταθερότητα: Δεν έχει χημική αλληλεπίδραση με υλικά με βάση το σίδηρο σε 1200-1300 βαθμό και δεν θα φθαρεί τόσο έντονα όσο το διαμάντι και μπορεί να διατηρήσει τη σκληρότητα του καρβιδίου με τσιμέντο αυτή τη στιγμή. Τα εργαλεία PCBN είναι κατάλληλα για την κοπή εξαρτημάτων από σκληρυμένο χάλυβα και ψυχρού χυτοσιδήρου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στην κοπή χυτοσιδήρου υψηλής ταχύτητας.
④ Καλή θερμική αγωγιμότητα: Αν και η θερμική αγωγιμότητα του CBN δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του διαμαντιού, η θερμική αγωγιμότητα του PCBN είναι δεύτερη μετά το διαμάντι μεταξύ των διαφόρων υλικών εργαλείων και είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του χάλυβα υψηλής ταχύτητας και του τσιμεντοειδούς καρβιδίου.
⑤ Χαμηλός συντελεστής τριβής: Ένας χαμηλός συντελεστής τριβής μπορεί να μειώσει τη δύναμη κοπής κατά την κοπή, να μειώσει τη θερμοκρασία κοπής και να βελτιώσει την ποιότητα της κατεργασμένης επιφάνειας.
⑶ Εφαρμογή εργαλείου κυβικού νιτριδίου βορίου
Το κυβικό νιτρίδιο του βορίου είναι κατάλληλο για φινίρισμα διαφόρων δύσκολα κοπών υλικών όπως σκληρυμένο χάλυβα, σκληρό χυτοσίδηρο, κράμα υψηλής θερμοκρασίας, σκληρό κράμα και υλικά επιφανειακού ψεκασμού. Η ακρίβεια κατεργασίας μπορεί να φτάσει το IT5 (η τρύπα είναι IT6) και η τραχύτητα της επιφάνειας μπορεί να είναι τόσο μικρή όσο το Ra1.25-0.20μm.
Το υλικό εργαλείου κυβικού νιτριδίου βορίου έχει χαμηλή σκληρότητα και αντοχή σε κάμψη. Επομένως, τα εργαλεία τόρνευσης κυβικού νιτριδίου του βορίου δεν είναι κατάλληλα για σκληρή κατεργασία με χαμηλή ταχύτητα και υψηλό φορτίο κρούσης. Στην περίπτωση του μετάλλου θα προκύψει έντονο συσσωρευμένο άκρο, το οποίο θα αλλοιώσει την επεξεργασμένη επιφάνεια.
3. Τύποι, ιδιότητες και χαρακτηριστικά υλικών κεραμικών εργαλείων και εφαρμογές εργαλείων
Τα κεραμικά εργαλεία κοπής έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής σκληρότητας, της καλής αντοχής στη φθορά, της εξαιρετικής αντοχής στη θερμότητα και της χημικής σταθερότητας και δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο. Τα κεραμικά κοπτικά εργαλεία κατέχουν πολύ σημαντική θέση στην κατεργασία CNC. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής έχουν γίνει ένα από τα κύρια εργαλεία κοπής για την κοπή και την επεξεργασία υψηλών ταχυτήτων υλικών που δύσκολα κατεργάζονται. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής χρησιμοποιούνται ευρέως στην κοπή υψηλής ταχύτητας, στην ξηρή κοπή, στη σκληρή κοπή και στην κοπή δύσκολα στη μηχανή υλικών. Τα κεραμικά μαχαίρια μπορούν να επεξεργαστούν αποτελεσματικά υλικά υψηλής σκληρότητας που τα παραδοσιακά μαχαίρια δεν μπορούν να επεξεργαστούν καθόλου και να συνειδητοποιήσουν ότι «αντικαθιστούν το τρόχισμα με ένα αυτοκίνητο». η βέλτιστη ταχύτητα κοπής των κεραμικών μαχαιριών μπορεί να είναι 2 έως 10 φορές υψηλότερη από αυτή των μαχαιριών καρβιδίου με τσιμέντο, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την παραγωγική απόδοση της επεξεργασίας κοπής. Η κύρια πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται στα κεραμικά υλικά εργαλείων είναι το πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης. Ως εκ τούτου, η εκλαΐκευση και η εφαρμογή κεραμικών εργαλείων έχει μεγάλη σημασία για τη βελτίωση της παραγωγικότητας, τη μείωση του κόστους επεξεργασίας και την εξοικονόμηση στρατηγικών πολύτιμων μετάλλων, και επίσης θα προωθήσει σημαντικά την ανάπτυξη της τεχνολογίας κοπής. πρόοδος.
εικόνα
⑴ Τύποι κεραμικών υλικών εργαλείων
Οι τύποι υλικών κεραμικών εργαλείων μπορούν γενικά να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: κεραμικά με βάση την αλουμίνα, κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου και κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου-αλουμίνα. Μεταξύ αυτών, τα κεραμικά υλικά εργαλείων με βάση την αλουμίνα και το νιτρίδιο του πυριτίου είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Η απόδοση των κεραμικών με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου είναι ανώτερη από εκείνη των κεραμικών με βάση την αλουμίνα.
⑵ Απόδοση και χαρακτηριστικά κεραμικών κοπτικών εργαλείων
Τα χαρακτηριστικά απόδοσης των κεραμικών κοπτικών εργαλείων είναι τα εξής:
① Υψηλή σκληρότητα και καλή αντοχή στη φθορά: Παρόλο που η σκληρότητα των κεραμικών εργαλείων δεν είναι τόσο υψηλή όσο αυτή των PCD και PCBN, είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των εργαλείων τσιμεντοειδούς καρβιδίου και χάλυβα υψηλής ταχύτητας, φτάνοντας το 93-95HRA. Τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να επεξεργαστούν υλικά υψηλής σκληρότητας που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν με παραδοσιακά εργαλεία και είναι κατάλληλα για κοπή υψηλής ταχύτητας και σκληρή κοπή.
② Αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και καλή αντοχή στη θερμότητα: Τα κεραμικά εργαλεία μπορούν ακόμα να κόψουν σε υψηλές θερμοκρασίες πάνω από 1200 βαθμούς. Τα κεραμικά μαχαίρια έχουν καλές μηχανικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας και η αντίσταση στην οξείδωση των κεραμικών μαχαιριών A12O3 είναι ιδιαίτερα καλή. Ακόμα κι αν το κοπτικό άκρο βρίσκεται σε κατάσταση καυτό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεχώς. Επομένως, τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να επιτύχουν στεγνή κοπή, η οποία μπορεί να εξοικονομήσει υγρό κοπής.
③ Καλή χημική σταθερότητα: τα κεραμικά εργαλεία κοπής δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο και είναι ανθεκτικά στη διάβρωση και χημικά σταθερά, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη φθορά συγκόλλησης των εργαλείων κοπής.
④ Χαμηλός συντελεστής τριβής: Η συγγένεια μεταξύ κεραμικών εργαλείων κοπής και μετάλλου είναι μικρή και ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη δύναμη κοπής και τη θερμοκρασία κοπής.
⑶ Εφαρμογή κεραμικών μαχαιριών
Τα κεραμικά είναι ένα από τα υλικά εργαλείων που χρησιμοποιούνται κυρίως για φινίρισμα και ημι-τελική επεξεργασία υψηλής ταχύτητας. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής είναι κατάλληλα για την κοπή όλων των ειδών χυτοσιδήρου (γκρίζος χυτοσίδηρος, όλκιμος σίδηρος, ελατός χυτοσίδηρος, ψυχρός χυτοσίδηρος, χυτοσίδηρος υψηλής αντοχής στη φθορά) και χάλυβας (ανθρακωματικός χάλυβας, κράμα δομικός χάλυβας, χάλυβας υψηλής αντοχής , χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο, σβησμένος χάλυβας κ.λπ.), μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κοπή κραμάτων χαλκού, γραφίτη, πλαστικών μηχανικής και σύνθετων υλικών.
Υπάρχουν προβλήματα χαμηλής αντοχής σε κάμψη και χαμηλής αντοχής σε κρούση στην απόδοση των κεραμικών υλικών εργαλείων, τα οποία δεν είναι κατάλληλα για κοπή υπό χαμηλή ταχύτητα και κρουστικό φορτίο.
εικόνα
4. Ιδιότητες και Χαρακτηριστικά Επικαλυμμένων Υλικών Κοπτικών Εργαλείων και Εφαρμογή Κοπτικών Εργαλείων
Η επίστρωση του εργαλείου είναι ένας από τους σημαντικούς τρόπους βελτίωσης της απόδοσης του εργαλείου. Η εμφάνιση εργαλείων κοπής με επίστρωση έχει κάνει μια σημαντική ανακάλυψη στην απόδοση κοπής των κοπτικών εργαλείων. Το επικαλυμμένο εργαλείο επικαλύπτεται με ένα ή περισσότερα στρώματα πυρίμαχης ένωσης με καλή αντοχή στη φθορά στο πιο σκληρό σώμα εργαλείου, το οποίο συνδυάζει το υπόστρωμα εργαλείου με τη σκληρή επίστρωση, έτσι ώστε η απόδοση του εργαλείου να βελτιώνεται σημαντικά. Τα επικαλυμμένα εργαλεία κοπής μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση επεξεργασίας, να βελτιώσουν την ακρίβεια επεξεργασίας, να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εργαλείου και να μειώσουν το κόστος επεξεργασίας.
Περίπου το 80 τοις εκατό των εργαλείων κοπής που χρησιμοποιούνται στις νέες εργαλειομηχανές CNC χρησιμοποιούν εργαλεία με επίστρωση. Τα επικαλυμμένα εργαλεία κοπής θα είναι η πιο σημαντική ποικιλία εργαλείων στον τομέα της κατεργασίας CNC στο μέλλον.
εικόνα
⑴ Τύποι εργαλείων με επικάλυψη
Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους επίστρωσης, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε εργαλεία επικαλυμμένα με χημική εναπόθεση ατμού (CVD) και σε εργαλεία επικαλυμμένα με φυσική εναπόθεση ατμού (PVD). Τα επικαλυμμένα εργαλεία καρβιδίου χρησιμοποιούν γενικά χημική εναπόθεση ατμού και η θερμοκρασία εναπόθεσης είναι περίπου 1000 μοίρες. Τα επικαλυμμένα εργαλεία χάλυβα υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν γενικά φυσική εναπόθεση ατμών και η θερμοκρασία εναπόθεσης είναι περίπου 500 μοίρες.
Σύμφωνα με τα διαφορετικά υλικά υποστρώματος των επικαλυμμένων εργαλείων, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε εργαλεία επικαλυμμένα με καρβίδιο, εργαλεία με επικάλυψη από χάλυβα υψηλής ταχύτητας και εργαλεία με επικάλυψη κεραμικών και υπερσκληρών υλικών (διαμάντι και κυβικό νιτρίδιο βορίου).
Ανάλογα με τη φύση του υλικού επικάλυψης, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες, συγκεκριμένα εργαλεία με «σκληρή» επίστρωση και εργαλεία με «μαλακή» επίστρωση. Οι κύριοι στόχοι που επιδιώκουν τα εργαλεία με «σκληρή» επίστρωση είναι η υψηλή σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά Τα κύρια πλεονεκτήματά του είναι η υψηλή σκληρότητα και η καλή αντοχή στη φθορά, συνήθως οι επικαλύψεις TiC και TiN. Ο στόχος που επιδιώκουν τα εργαλεία "μαλακής" επίστρωσης είναι ένας χαμηλός συντελεστής τριβής, γνωστός και ως αυτολιπαινόμενα εργαλεία, και η τριβή του με το υλικό του τεμαχίου. Ο συντελεστής είναι πολύ χαμηλός, μόνο περίπου 0.1, ο οποίος μπορεί να μειώσει συγκόλληση, μείωση της τριβής, μείωση της δύναμης κοπής και της θερμοκρασίας κοπής.
Πρόσφατα ανέπτυξε ένα εργαλείο νανο-επικάλυψης (Nanoeoating). Αυτό το επικαλυμμένο εργαλείο μπορεί να χρησιμοποιήσει διαφορετικούς συνδυασμούς διαφόρων υλικών επίστρωσης (όπως μέταλλο/μέταλλο, μέταλλο/κεραμικό, κεραμικό/κεραμικό κ.λπ.) για να καλύψει διαφορετικές λειτουργικές απαιτήσεις και απαιτήσεις απόδοσης. Μια σωστά σχεδιασμένη νανο-επικάλυψη μπορεί να κάνει το υλικό του εργαλείου να έχει εξαιρετικές λειτουργίες κατά της τριβής και κατά της φθοράς και αυτολιπαινόμενες ιδιότητες, το οποίο είναι κατάλληλο για ξηρή κοπή υψηλής ταχύτητας.
⑵ Χαρακτηριστικά επικαλυμμένων εργαλείων
Τα χαρακτηριστικά απόδοσης των επικαλυμμένων εργαλείων είναι τα εξής:
① Καλή μηχανική απόδοση και απόδοση κοπής: Τα επικαλυμμένα εργαλεία συνδυάζουν τις εξαιρετικές ιδιότητες του υλικού βάσης και του υλικού επίστρωσης, το οποίο όχι μόνο διατηρεί την καλή σκληρότητα και την υψηλή αντοχή της βάσης
