Kombinacija napredne obdelovalne opreme in visokozmogljivih CNC rezalnih orodij lahko v celoti omogoči njegovo ustrezno zmogljivost in doseže dobre gospodarske koristi. S hitrim razvojem materialov rezalnih orodij so različni novi materiali rezalnih orodij močno izboljšali svoje fizikalne, mehanske lastnosti in rezalno zmogljivost, njihov obseg uporabe pa se je še naprej širil.
slika
1. Orodni materiali morajo imeti osnovne lastnosti
the
Izbira materiala orodja ima velik vpliv na življenjsko dobo orodja, učinkovitost obdelave, kakovost obdelave in stroške obdelave. Ko orodje reže, mora biti izpostavljeno visokim pritiskom, visokim temperaturam, trenju, udarcem in vibracijam. Zato mora imeti material orodja naslednje osnovne lastnosti:
(1) Trdota in odpornost proti obrabi. Trdota materiala orodja mora biti višja od trdote materiala obdelovanca, običajno nad 60HRC. Trši kot je material orodja, boljša je odpornost proti obrabi.
(2) Trdnost in žilavost. Materiali za orodje morajo imeti visoko trdnost in žilavost, da prenesejo rezalne sile, udarce in vibracije ter preprečujejo krhek lom in odkrušanje orodij.
(3) Toplotna odpornost. Toplotna odpornost materiala orodja je boljša, lahko prenese visoke temperature rezanja in ima dobro odpornost proti oksidaciji.
(4) Učinkovitost in gospodarnost procesa. Orodni materiali morajo imeti dobre lastnosti kovanja, toplotne obdelave, varjenja, brušenja itd. in si morajo prizadevati za visoko razmerje med zmogljivostjo in ceno.
2. Vrste, lastnosti, lastnosti in uporaba orodnih materialov
1. Vrste, lastnosti in značilnosti diamantnih orodnih materialov in uporabe orodij
Diamant je alotrop ogljika in je najtrši material v naravi. Diamantna orodja imajo visoko trdoto, visoko odpornost proti obrabi in visoko toplotno prevodnost ter se pogosto uporabljajo pri obdelavi neželeznih kovin in nekovinskih materialov. Zlasti pri hitrem rezanju aluminija in silicij-aluminijevih zlitin so diamantna orodja glavne vrste rezalnih orodij, ki jih je težko zamenjati. Diamantna orodja, ki lahko dosežejo visoko učinkovitost, visoko stabilnost in dolgo življenjsko dobo obdelave, so nepogrešljiva in pomembna orodja pri sodobni CNC obdelavi.
slika
⑴ Vrste diamantnega orodja
① Orodje z naravnim diamantom: Naravni diamant se kot orodje za rezanje uporablja že več sto let. Orodje z naravnim monokristalnim diamantom je bilo fino brušeno, rezalni rob pa je lahko izjemno oster. Polmer rezalnega roba lahko doseže 0.002μm, kar omogoča ultratanko rezanje in lahko Je priznano, idealno in nenadomestljivo ultraprecizno obdelovalno orodje za obdelavo izjemno visoke natančnosti obdelovancev in izjemno nizke hrapavosti površine.
② Diamantno orodje PCD: naravni diamant je drag, polikristalni diamant (PCD) pa se pogosto uporablja pri rezanju. Od zgodnjih sedemdesetih let prejšnjega stoletja je bil razvit polikristalni diamant (Polycrystauine diamond, na kratko PCD). Po uspehu so orodja z naravnimi diamanti večkrat zamenjali umetni polikristalni diamant. Surovine PCD so bogate z viri, njegova cena pa je le nekaj desetin do ene desetine naravnih diamantov.
Orodja PCD ne morejo brusiti izjemno ostrih robov, kakovost površine obdelanih obdelovancev pa ni tako dobra kot pri naravnem diamantu. V industriji ni primerno proizvajati ploščic PCD z lomilci odrezkov. Zato se PCD lahko uporablja samo za fino rezanje barvnih in nekovin, zato je težko doseči ultra natančno rezanje z ogledalom.
③ Diamantna orodja CVD: Od poznih sedemdesetih do zgodnjih osemdesetih let prejšnjega stoletja se je diamantna tehnologija CVD pojavila na Japonskem. CVD diamant se nanaša na sintezo diamantnega filma na heterogenih substratih (kot so cementni karbid, keramika itd.) s kemičnim naparjevanjem (CVD). CVD diamant ima popolnoma enako strukturo in lastnosti kot naravni diamant.
Učinkovitost CVD diamanta je zelo podobna naravnemu diamantu in ima prednosti naravnega monokristalnega diamanta in polikristalnega diamanta (PCD) ter do neke mere odpravlja njihove pomanjkljivosti.
⑵ Značilnosti delovanja diamantnega orodja
① Izjemno visoka trdota in odpornost proti obrabi: naravni diamant je najtrša snov v naravi. Diamant ima izjemno visoko odpornost proti obrabi. Pri obdelavi materialov z visoko trdoto je življenjska doba diamantnih orodij 10- do 100-krat daljša od orodij iz karbidne trdine ali celo stokrat.
② Ima zelo nizek koeficient trenja: koeficient trenja med diamantom in nekaterimi neželeznimi kovinami je nižji kot pri drugih rezalnih orodjih, koeficient trenja je nizek, deformacija med obdelavo je majhna in rezalna sila lahko zmanjšati.
③ Rezilo je zelo ostro: rezilo diamantnih orodij je mogoče nabrusiti in naravno enokristalno diamantno orodje je lahko visoko do 0.002-0.008μm, ki se lahko uporablja za ultra -tanko rezanje in ultra-natančna obdelava.
④ Ima visoko toplotno prevodnost: diamant ima visoko toplotno prevodnost in toplotno difuzivnost, rezalna toplota se zlahka odvaja, temperatura rezalnega dela orodja pa je nizka.
⑤ Nizek koeficient toplotnega raztezanja: koeficient toplotnega raztezanja diamanta je nekajkrat manjši od koeficienta cementnega karbida, sprememba velikosti orodja zaradi rezalne toplote pa je zelo majhna, kar je še posebej pomembno za natančno in ultra natančno obdelavo, ki zahteva visoko dimenzijska natančnost.
⑶ Uporaba diamantnega orodja
Diamantna orodja se večinoma uporabljajo za fino rezanje in vrtanje neželeznih kovin in nekovinskih materialov pri visokih hitrostih. Primeren je za obdelavo različnih nekovin, odpornih proti obrabi, kot so surovci praškaste metalurgije FRP, keramični materiali itd.; različne barvne kovine, odporne proti obrabi, kot so različne zlitine silicij-aluminij; različne končne obdelave barvnih kovin.
Pomanjkljivost diamantnih orodij je, da imajo slabo termično stabilnost. Ko temperatura rezanja preseže 700 stopinj do 800 stopinj, bo popolnoma izgubil svojo trdoto; poleg tega ni primeren za rezanje železnih kovin, ker se diamant (ogljik) zlahka veže z železom pri visokih temperaturah. Atomsko delovanje pretvori ogljikove atome v grafitno strukturo in orodje se zlahka poškoduje.
2. Vrste, lastnosti in značilnosti orodnih materialov iz kubičnega borovega nitrida in aplikacije orodij
Kubični borov nitrid (CBN), drugi supertrdni material, sintetiziran po metodi, podobni diamantu, je takoj za diamantom po trdoti in toplotni prevodnosti. Ima odlično toplotno stabilnost in se lahko segreje do 10,000 stopinj v atmosferi. Ne pride do oksidacije. CBN ima izjemno stabilne kemične lastnosti za železne kovine in se lahko široko uporablja pri predelavi jeklenih izdelkov.
slika
⑴ Vrste rezalnih orodij iz kubičnega borovega nitrida
Kubični borov nitrid (CBN) je snov, ki v naravi ne obstaja. Lahko ga razdelimo na monokristal in polikristal, to je monokristal CBN in polikristalni kubični borov nitrid (polikristalni kubični rojen nitrid, imenovan PCBN). CBN je eden od izomerov borovega nitrida (BN), njegova struktura pa je podobna strukturi diamanta.
PCBN (polikristalni kubični borov nitrid) je polikristalni material, ki fino CBN materiale sintra skozi vezno fazo (TiC, TiN, Al, Ti itd.) pri visoki temperaturi in visokem tlaku. Material za diamantno orodje, ki ga in diamant skupaj imenujemo supertrdi material za orodje. PCBN se uporablja predvsem za izdelavo nožev ali drugih orodij.
PCBN orodja lahko razdelimo na integralne PCBN ploščice in PCBN kompozitne ploščice sintrane s cementnim karbidom.
Kompozitni vložki iz PCBN so izdelani s sintranjem plasti PCBN z debelino {{0}}.5 do 1,0 mm na cementnem karbidu z dobro trdnostjo in žilavostjo. Njegova zmogljivost ima tako dobro žilavost kot visoko trdoto in odpornost proti obrabi. Težave nizke upogibne trdnosti in težav pri varjenju CBN vložkov so rešene.
⑵ Glavne lastnosti in značilnosti kubičnega borovega nitrida
Čeprav je trdota kubičnega borovega nitrida nekoliko slabša od trdote diamanta, je veliko višja od drugih materialov z visoko trdoto. Izjemna prednost CBN je, da je njegova toplotna stabilnost veliko večja kot pri diamantu, ki lahko doseže več kot 1200 stopinj (700-800 stopinj za diamant). reakcija. Glavne značilnosti delovanja kubičnega borovega nitrida so naslednje.
① Visoka trdota in odpornost proti obrabi: Kristalna struktura CBN je podobna strukturi diamanta ter ima podobno trdoto in moč kot diamant. PCBN je še posebej primeren za obdelavo materialov visoke trdote, ki jih je bilo prej mogoče le brusiti, in lahko doseže boljšo kakovost površine obdelovancev.
② Visoka toplotna stabilnost: toplotna odpornost CBN lahko doseže 1400-1500 stopinj, kar je skoraj 1-krat več kot pri diamantu (700-800 stopinj). Orodja PCBN lahko režejo visokotemperaturne zlitine in kaljena jekla s 3- do 5-krat večjo hitrostjo kot orodja iz karbidne trdine.
③ Odlična kemična stabilnost: nima kemične interakcije z materiali na osnovi železa pri 1200-1300 stopnjah in se ne obrabi tako močno kot diamant in lahko še vedno ohranja trdoto cementnega karbida v tem času; Orodja PCBN so primerna za rezanje delov iz kaljenega jekla in ohlajenega litega železa, se lahko široko uporabljajo pri hitrem rezanju litega železa.
④ Dobra toplotna prevodnost: Čeprav toplotna prevodnost CBN ni tako dobra kot pri diamantu, je toplotna prevodnost PCBN med različnimi orodnimi materiali takoj za diamantom in je veliko višja kot pri hitroreznem jeklu in cementnem karbidu.
⑤ Nizek koeficient trenja: Nizek koeficient trenja lahko zmanjša rezalno silo med rezanjem, zniža temperaturo rezanja in izboljša kakovost obdelane površine.
⑶ Uporaba orodja iz kubičnega borovega nitrida
Kubični borov nitrid je primeren za končno obdelavo različnih materialov, ki jih je težko rezati, kot so kaljeno jeklo, trdo lito železo, visokotemperaturne zlitine, trde zlitine in materiali za površinsko brizganje. Natančnost obdelave lahko doseže IT5 (luknja je IT6), hrapavost površine pa je lahko tako majhna kot Ra1.25-0.20μm.
Orodje iz kubičnega borovega nitrida ima slabo žilavost in upogibno trdnost. Zato orodja za struženje kubičnega borovega nitrida niso primerna za grobo obdelavo z nizko hitrostjo in visoko udarno obremenitvijo; V primeru kovine se bo pojavil močan nakopičen rob, ki bo poslabšal obdelano površino.
3. Vrste, lastnosti in značilnosti keramičnih orodnih materialov in uporaba orodij
Keramična rezalna orodja imajo značilnosti visoke trdote, dobre odpornosti proti obrabi, odlične toplotne odpornosti in kemične stabilnosti ter jih ni enostavno povezati s kovino. Orodja za rezanje keramike zavzemajo zelo pomembno mesto v CNC obdelavi. Keramična rezalna orodja so postala eno izmed glavnih rezalnih orodij za hitro rezanje in obdelavo težko obdelovalnih materialov. Keramična rezalna orodja se pogosto uporabljajo pri hitrem rezanju, suhem rezanju, trdem rezanju in rezanju materialov, ki jih je težko obdelovati. Keramični noži lahko učinkovito obdelujejo visoko trde materiale, ki jih tradicionalni noži sploh ne morejo obdelati, in realizirajo "nadomestitev brušenja z avtomobilom"; optimalna rezalna hitrost keramičnih nožev je lahko 2- do 10-krat višja od hitrosti nožev iz karbidne trdine, s čimer se močno izboljša proizvodna učinkovitost rezalne obdelave. Glavna surovina, ki se uporablja v materialih za keramična orodja, je najpogostejši element v zemeljski skorji. Zato sta popularizacija in uporaba keramičnih orodij velikega pomena za izboljšanje produktivnosti, zmanjšanje stroškov obdelave in varčevanje s strateškimi plemenitimi kovinami, poleg tega pa bo močno spodbudila razvoj tehnologije rezanja. napredek.
slika
⑴ Vrste materialov za keramična orodja
Vrste materialov za keramična orodja lahko na splošno razdelimo v tri kategorije: keramika na osnovi aluminijevega oksida, keramika na osnovi silicijevega nitrida in kompozitna keramika na osnovi silicijevega nitrida in aluminijevega oksida. Med njimi so najpogosteje uporabljeni keramični orodni materiali na osnovi aluminijevega oksida in silicijevega nitrida. Učinkovitost keramike na osnovi silicijevega nitrida je boljša od učinkovitosti keramike na osnovi aluminijevega oksida.
⑵ Učinkovitost in značilnosti keramičnih rezalnih orodij
Značilnosti delovanja orodij za rezanje keramike so naslednje:
① Visoka trdota in dobra odpornost proti obrabi: Čeprav trdota keramičnih orodij ni tako visoka kot trdota PCD in PCBN, je veliko višja od trdote orodij iz cementnega karbida in hitroreznega jekla ter dosega 93-95HRA. Keramična orodja lahko obdelujejo materiale visoke trdote, ki jih je težko obdelati s tradicionalnimi orodji, in so primerna za hitro rezanje in trdo rezanje.
② Odpornost na visoke temperature in dobra odpornost na toploto: keramična orodja lahko še vedno režejo pri visokih temperaturah nad 1200 stopinj. Keramični noži imajo dobre visokotemperaturne mehanske lastnosti, odpornost na oksidacijo keramičnih nožev A12O3 pa je še posebej dobra. Tudi če je rezilo v vročem stanju, ga je mogoče uporabljati neprekinjeno. Zato lahko keramična orodja dosežejo suho rezanje, kar lahko prihrani rezalno tekočino.
③ Dobra kemična stabilnost: keramičnih rezalnih orodij ni enostavno povezati s kovino in so odporna proti koroziji ter kemično stabilna, kar lahko zmanjša obrabo vezi rezalnih orodij.
④ Nizek koeficient trenja: afiniteta med keramičnimi rezalnimi orodji in kovino je majhna, koeficient trenja pa nizek, kar lahko zmanjša rezalno silo in temperaturo rezanja.
⑶ Uporaba keramičnih nožev
Keramika je eden od orodnih materialov, ki se večinoma uporablja za hitro končno in polkončno obdelavo. Keramična rezalna orodja so primerna za rezanje vseh vrst litega železa (siva litina, nodularna litina, temprana litina, ohlajena litina, visoko legirana litina, odporna na obrabo) in jekla (ogljikovo konstrukcijsko jeklo, legirano konstrukcijsko jeklo, jeklo visoke trdnosti , jeklo z visoko vsebnostjo mangana, kaljeno jeklo itd.), se lahko uporablja tudi za rezanje bakrovih zlitin, grafita, inženirske plastike in kompozitnih materialov.
Obstajajo težave z nizko upogibno trdnostjo in slabo udarno žilavostjo pri delovanju keramičnih orodnih materialov, ki niso primerni za rezanje pri nizki hitrosti in udarni obremenitvi.
slika
4. Lastnosti in značilnosti prevlečenih materialov rezilnega orodja in uporaba rezilnega orodja
Premazovanje orodja je eden od pomembnih načinov za izboljšanje učinkovitosti orodja. Pojav prevlečenih rezalnih orodij je naredil velik preboj v rezalni zmogljivosti rezalnih orodij. Prevlečeno orodje je prevlečeno z eno ali več plastmi ognjevzdržne mase z dobro odpornostjo proti obrabi na tršem telesu orodja, ki združuje podlago orodja s trdim premazom, tako da se zmogljivost orodja močno izboljša. Prevlečena rezalna orodja lahko izboljšajo učinkovitost obdelave, izboljšajo natančnost obdelave, podaljšajo življenjsko dobo orodja in zmanjšajo stroške obdelave.
Približno 80 odstotkov rezalnih orodij, ki se uporabljajo v novih CNC obdelovalnih strojih, uporablja orodja s premazom. Prevlečena rezilna orodja bodo v prihodnosti najpomembnejša sorta orodij na področju CNC obdelave.
slika
⑴ Vrste prevlečenih orodij
Glede na različne metode nanašanja prevleke lahko prevlečena orodja razdelimo na orodja, prevlečena s kemičnim naparjevanjem (CVD), in orodja, prevlečena s fizičnim naparjevanjem (PVD). Orodja s prevleko iz karbidne trdine na splošno uporabljajo kemično nanašanje s paro, temperatura nanašanja pa je okoli 1000 stopinj. Prevlečena orodja za hitrorezno jeklo na splošno uporabljajo fizično nanašanje s paro, temperatura nanašanja pa je približno 500 stopinj;
Glede na različne substratne materiale oplaščenih orodij lahko prevlečena orodja razdelimo na orodja s prevleko iz karbidne trdine, prevlečena orodja iz hitroreznega jekla in prevlečena orodja na keramiki in supertrdnih materialih (diamant in kubični borov nitrid).
Glede na naravo prevlečnega materiala lahko prevlečena orodja razdelimo v dve kategoriji, in sicer v "trda" prevlečena orodja in "mehka" prevlečena orodja. Glavni cilji, ki jih zasledujejo orodja s "trdo" prevleko, so visoka trdota in odpornost proti obrabi. Njegove glavne prednosti so visoka trdota in dobra odpornost proti obrabi, tipično prevleki TiC in TiN. Cilj, ki ga zasledujejo orodja za "mehko" prevleko, je nizek koeficient trenja, znan tudi kot samomazalna orodja, in njegovo trenje z materialom obdelovanca. Koeficient je zelo nizek, le približno 0.1, kar lahko zmanjša lepljenje, zmanjšanje trenja, zmanjšanje rezalne sile in temperature rezanja.
Nedavno razvito orodje za nano premaze (Nanoeoating). To prevlečeno orodje lahko uporablja različne kombinacije različnih prevlečnih materialov (kot so kovina/kovina, kovina/keramika, keramika/keramika itd.), da izpolni različne funkcionalne zahteve in zahteve glede učinkovitosti. Pravilno zasnovan nano premaz lahko povzroči, da ima material orodja odlične funkcije proti trenju in obrabi ter samomazalne lastnosti, kar je primerno za hitro suho rezanje.
⑵ Značilnosti prevlečenih orodij
Značilnosti delovanja prevlečenih orodij so naslednje:
① Dobra mehanska in rezalna zmogljivost: prevlečena orodja združujejo odlične lastnosti osnovnega materiala in prevlečnega materiala, ki ne samo ohranja dobro žilavost in visoko trdnost podlage
Kombinacija napredne obdelovalne opreme in visokozmogljivih CNC rezalnih orodij lahko v celoti omogoči njegovo ustrezno zmogljivost in doseže dobre gospodarske koristi. S hitrim razvojem materialov rezalnih orodij so različni novi materiali rezalnih orodij močno izboljšali svoje fizikalne, mehanske lastnosti in rezalno zmogljivost, njihov obseg uporabe pa se je še naprej širil.
slika
1. Orodni materiali morajo imeti osnovne lastnosti
the
Izbira materiala orodja ima velik vpliv na življenjsko dobo orodja, učinkovitost obdelave, kakovost obdelave in stroške obdelave. Ko orodje reže, mora biti izpostavljeno visokim pritiskom, visokim temperaturam, trenju, udarcem in vibracijam. Zato mora imeti material orodja naslednje osnovne lastnosti:
(1) Trdota in odpornost proti obrabi. Trdota materiala orodja mora biti višja od trdote materiala obdelovanca, običajno nad 60HRC. Trši kot je material orodja, boljša je odpornost proti obrabi.
(2) Trdnost in žilavost. Materiali za orodje morajo imeti visoko trdnost in žilavost, da prenesejo rezalne sile, udarce in vibracije ter preprečujejo krhek lom in odkrušanje orodij.
(3) Toplotna odpornost. Toplotna odpornost materiala orodja je boljša, lahko prenese visoke temperature rezanja in ima dobro odpornost proti oksidaciji.
(4) Učinkovitost in gospodarnost procesa. Orodni materiali morajo imeti dobre lastnosti kovanja, toplotne obdelave, varjenja, brušenja itd. in si morajo prizadevati za visoko razmerje med zmogljivostjo in ceno.
2. Vrste, lastnosti, lastnosti in uporaba orodnih materialov
1. Vrste, lastnosti in značilnosti diamantnih orodnih materialov in uporabe orodij
Diamant je alotrop ogljika in je najtrši material v naravi. Diamantna orodja imajo visoko trdoto, visoko odpornost proti obrabi in visoko toplotno prevodnost ter se pogosto uporabljajo pri obdelavi neželeznih kovin in nekovinskih materialov. Zlasti pri hitrem rezanju aluminija in silicij-aluminijevih zlitin so diamantna orodja glavne vrste rezalnih orodij, ki jih je težko zamenjati. Diamantna orodja, ki lahko dosežejo visoko učinkovitost, visoko stabilnost in dolgo življenjsko dobo obdelave, so nepogrešljiva in pomembna orodja pri sodobni CNC obdelavi.
slika
⑴ Vrste diamantnega orodja
① Orodje z naravnim diamantom: Naravni diamant se kot orodje za rezanje uporablja že več sto let. Orodje z naravnim monokristalnim diamantom je bilo fino brušeno, rezalni rob pa je lahko izjemno oster. Polmer rezalnega roba lahko doseže 0.002μm, kar omogoča ultratanko rezanje in lahko Je priznano, idealno in nenadomestljivo ultraprecizno obdelovalno orodje za obdelavo izjemno visoke natančnosti obdelovancev in izjemno nizke hrapavosti površine.
② Diamantno orodje PCD: naravni diamant je drag, polikristalni diamant (PCD) pa se pogosto uporablja pri rezanju. Od zgodnjih sedemdesetih let prejšnjega stoletja je bil razvit polikristalni diamant (Polycrystauine diamond, na kratko PCD). Po uspehu so orodja z naravnimi diamanti večkrat zamenjali umetni polikristalni diamant. Surovine PCD so bogate z viri, njegova cena pa je le nekaj desetin do ene desetine naravnih diamantov.
Orodja PCD ne morejo brusiti izjemno ostrih robov, kakovost površine obdelanih obdelovancev pa ni tako dobra kot pri naravnem diamantu. V industriji ni primerno proizvajati ploščic PCD z lomilci odrezkov. Zato se PCD lahko uporablja samo za fino rezanje barvnih in nekovin, zato je težko doseči ultra natančno rezanje z ogledalom.
③ Diamantna orodja CVD: Od poznih sedemdesetih do zgodnjih osemdesetih let prejšnjega stoletja se je diamantna tehnologija CVD pojavila na Japonskem. CVD diamant se nanaša na sintezo diamantnega filma na heterogenih substratih (kot so cementni karbid, keramika itd.) s kemičnim naparjevanjem (CVD). CVD diamant ima popolnoma enako strukturo in lastnosti kot naravni diamant.
Učinkovitost CVD diamanta je zelo podobna naravnemu diamantu in ima prednosti naravnega monokristalnega diamanta in polikristalnega diamanta (PCD) ter do neke mere odpravlja njihove pomanjkljivosti.
⑵ Značilnosti delovanja diamantnega orodja
① Izjemno visoka trdota in odpornost proti obrabi: naravni diamant je najtrša snov v naravi. Diamant ima izjemno visoko odpornost proti obrabi. Pri obdelavi materialov z visoko trdoto je življenjska doba diamantnih orodij 10- do 100-krat daljša od orodij iz karbidne trdine ali celo stokrat.
② Ima zelo nizek koeficient trenja: koeficient trenja med diamantom in nekaterimi neželeznimi kovinami je nižji kot pri drugih rezalnih orodjih, koeficient trenja je nizek, deformacija med obdelavo je majhna in rezalna sila lahko zmanjšati.
③ Rezilo je zelo ostro: rezilo diamantnih orodij je mogoče nabrusiti in naravno enokristalno diamantno orodje je lahko visoko do 0.002-0.008μm, ki se lahko uporablja za ultra -tanko rezanje in ultra-natančna obdelava.
④ Ima visoko toplotno prevodnost: diamant ima visoko toplotno prevodnost in toplotno difuzivnost, rezalna toplota se zlahka odvaja, temperatura rezalnega dela orodja pa je nizka.
⑤ Nizek koeficient toplotnega raztezanja: koeficient toplotnega raztezanja diamanta je nekajkrat manjši od koeficienta cementnega karbida, sprememba velikosti orodja zaradi rezalne toplote pa je zelo majhna, kar je še posebej pomembno za natančno in ultra natančno obdelavo, ki zahteva visoko dimenzijska natančnost.
⑶ Uporaba diamantnega orodja
Diamantna orodja se večinoma uporabljajo za fino rezanje in vrtanje neželeznih kovin in nekovinskih materialov pri visokih hitrostih. Primeren je za obdelavo različnih nekovin, odpornih proti obrabi, kot so surovci praškaste metalurgije FRP, keramični materiali itd.; različne barvne kovine, odporne proti obrabi, kot so različne zlitine silicij-aluminij; različne končne obdelave barvnih kovin.
Pomanjkljivost diamantnih orodij je, da imajo slabo termično stabilnost. Ko temperatura rezanja preseže 700 stopinj do 800 stopinj, bo popolnoma izgubil svojo trdoto; poleg tega ni primeren za rezanje železnih kovin, ker se diamant (ogljik) zlahka veže z železom pri visokih temperaturah. Atomsko delovanje pretvori ogljikove atome v grafitno strukturo in orodje se zlahka poškoduje.
2. Vrste, lastnosti in značilnosti orodnih materialov iz kubičnega borovega nitrida in aplikacije orodij
Kubični borov nitrid (CBN), drugi supertrdni material, sintetiziran po metodi, podobni diamantu, je takoj za diamantom po trdoti in toplotni prevodnosti. Ima odlično toplotno stabilnost in se lahko segreje do 10,000 stopinj v atmosferi. Ne pride do oksidacije. CBN ima izjemno stabilne kemične lastnosti za železne kovine in se lahko široko uporablja pri predelavi jeklenih izdelkov.
slika
⑴ Vrste rezalnih orodij iz kubičnega borovega nitrida
Kubični borov nitrid (CBN) je snov, ki v naravi ne obstaja. Lahko ga razdelimo na monokristal in polikristal, to je monokristal CBN in polikristalni kubični borov nitrid (polikristalni kubični rojen nitrid, imenovan PCBN). CBN je eden od izomerov borovega nitrida (BN), njegova struktura pa je podobna strukturi diamanta.
PCBN (polikristalni kubični borov nitrid) je polikristalni material, ki fino CBN materiale sintra skozi vezno fazo (TiC, TiN, Al, Ti itd.) pri visoki temperaturi in visokem tlaku. Material za diamantno orodje, ki ga in diamant skupaj imenujemo supertrdi material za orodje. PCBN se uporablja predvsem za izdelavo nožev ali drugih orodij.
PCBN orodja lahko razdelimo na integralne PCBN ploščice in PCBN kompozitne ploščice sintrane s cementnim karbidom.
Kompozitni vložki iz PCBN so izdelani s sintranjem plasti PCBN z debelino {{0}}.5 do 1,0 mm na cementnem karbidu z dobro trdnostjo in žilavostjo. Njegova zmogljivost ima tako dobro žilavost kot visoko trdoto in odpornost proti obrabi. Težave nizke upogibne trdnosti in težav pri varjenju CBN vložkov so rešene.
⑵ Glavne lastnosti in značilnosti kubičnega borovega nitrida
Čeprav je trdota kubičnega borovega nitrida nekoliko slabša od trdote diamanta, je veliko višja od drugih materialov z visoko trdoto. Izjemna prednost CBN je, da je njegova toplotna stabilnost veliko večja kot pri diamantu, ki lahko doseže več kot 1200 stopinj (700-800 stopinj za diamant). reakcija. Glavne značilnosti delovanja kubičnega borovega nitrida so naslednje.
① Visoka trdota in odpornost proti obrabi: Kristalna struktura CBN je podobna strukturi diamanta ter ima podobno trdoto in moč kot diamant. PCBN je še posebej primeren za obdelavo materialov visoke trdote, ki jih je bilo prej mogoče le brusiti, in lahko doseže boljšo kakovost površine obdelovancev.
② Visoka toplotna stabilnost: toplotna odpornost CBN lahko doseže 1400-1500 stopinj, kar je skoraj 1-krat več kot pri diamantu (700-800 stopinj). Orodja PCBN lahko režejo visokotemperaturne zlitine in kaljena jekla s 3- do 5-krat večjo hitrostjo kot orodja iz karbidne trdine.
③ Odlična kemična stabilnost: nima kemične interakcije z materiali na osnovi železa pri 1200-1300 stopnjah in se ne obrabi tako močno kot diamant in lahko še vedno ohranja trdoto cementnega karbida v tem času; Orodja PCBN so primerna za rezanje delov iz kaljenega jekla in ohlajenega litega železa, se lahko široko uporabljajo pri hitrem rezanju litega železa.
④ Dobra toplotna prevodnost: Čeprav toplotna prevodnost CBN ni tako dobra kot pri diamantu, je toplotna prevodnost PCBN med različnimi orodnimi materiali takoj za diamantom in je veliko višja kot pri hitroreznem jeklu in cementnem karbidu.
⑤ Nizek koeficient trenja: Nizek koeficient trenja lahko zmanjša rezalno silo med rezanjem, zniža temperaturo rezanja in izboljša kakovost obdelane površine.
⑶ Uporaba orodja iz kubičnega borovega nitrida
Kubični borov nitrid je primeren za končno obdelavo različnih materialov, ki jih je težko rezati, kot so kaljeno jeklo, trdo lito železo, visokotemperaturne zlitine, trde zlitine in materiali za površinsko brizganje. Natančnost obdelave lahko doseže IT5 (luknja je IT6), hrapavost površine pa je lahko tako majhna kot Ra1.25-0.20μm.
Orodje iz kubičnega borovega nitrida ima slabo žilavost in upogibno trdnost. Zato orodja za struženje kubičnega borovega nitrida niso primerna za grobo obdelavo z nizko hitrostjo in visoko udarno obremenitvijo; V primeru kovine se bo pojavil močan nakopičen rob, ki bo poslabšal obdelano površino.
3. Vrste, lastnosti in značilnosti keramičnih orodnih materialov in uporaba orodij
Keramična rezalna orodja imajo značilnosti visoke trdote, dobre odpornosti proti obrabi, odlične toplotne odpornosti in kemične stabilnosti ter jih ni enostavno povezati s kovino. Orodja za rezanje keramike zavzemajo zelo pomembno mesto v CNC obdelavi. Keramična rezalna orodja so postala eno izmed glavnih rezalnih orodij za hitro rezanje in obdelavo težko obdelovalnih materialov. Keramična rezalna orodja se pogosto uporabljajo pri hitrem rezanju, suhem rezanju, trdem rezanju in rezanju materialov, ki jih je težko obdelovati. Keramični noži lahko učinkovito obdelujejo visoko trde materiale, ki jih tradicionalni noži sploh ne morejo obdelati, in realizirajo "nadomestitev brušenja z avtomobilom"; optimalna rezalna hitrost keramičnih nožev je lahko 2- do 10-krat višja od hitrosti nožev iz karbidne trdine, s čimer se močno izboljša proizvodna učinkovitost rezalne obdelave. Glavna surovina, ki se uporablja v materialih za keramična orodja, je najpogostejši element v zemeljski skorji. Zato sta popularizacija in uporaba keramičnih orodij velikega pomena za izboljšanje produktivnosti, zmanjšanje stroškov obdelave in varčevanje s strateškimi plemenitimi kovinami, poleg tega pa bo močno spodbudila razvoj tehnologije rezanja. napredek.
slika
⑴ Vrste materialov za keramična orodja
Vrste materialov za keramična orodja lahko na splošno razdelimo v tri kategorije: keramika na osnovi aluminijevega oksida, keramika na osnovi silicijevega nitrida in kompozitna keramika na osnovi silicijevega nitrida in aluminijevega oksida. Med njimi so najpogosteje uporabljeni keramični orodni materiali na osnovi aluminijevega oksida in silicijevega nitrida. Učinkovitost keramike na osnovi silicijevega nitrida je boljša od učinkovitosti keramike na osnovi aluminijevega oksida.
⑵ Učinkovitost in značilnosti keramičnih rezalnih orodij
Značilnosti delovanja orodij za rezanje keramike so naslednje:
① Visoka trdota in dobra odpornost proti obrabi: Čeprav trdota keramičnih orodij ni tako visoka kot trdota PCD in PCBN, je veliko višja od trdote orodij iz cementnega karbida in hitroreznega jekla ter dosega 93-95HRA. Keramična orodja lahko obdelujejo materiale visoke trdote, ki jih je težko obdelati s tradicionalnimi orodji, in so primerna za hitro rezanje in trdo rezanje.
② Odpornost na visoke temperature in dobra odpornost na toploto: keramična orodja lahko še vedno režejo pri visokih temperaturah nad 1200 stopinj. Keramični noži imajo dobre visokotemperaturne mehanske lastnosti, odpornost na oksidacijo keramičnih nožev A12O3 pa je še posebej dobra. Tudi če je rezilo v vročem stanju, ga je mogoče uporabljati neprekinjeno. Zato lahko keramična orodja dosežejo suho rezanje, kar lahko prihrani rezalno tekočino.
③ Dobra kemična stabilnost: keramičnih rezalnih orodij ni enostavno povezati s kovino in so odporna proti koroziji ter kemično stabilna, kar lahko zmanjša obrabo vezi rezalnih orodij.
④ Nizek koeficient trenja: afiniteta med keramičnimi rezalnimi orodji in kovino je majhna, koeficient trenja pa nizek, kar lahko zmanjša rezalno silo in temperaturo rezanja.
⑶ Uporaba keramičnih nožev
Keramika je eden od orodnih materialov, ki se večinoma uporablja za hitro končno in polkončno obdelavo. Keramična rezalna orodja so primerna za rezanje vseh vrst litega železa (siva litina, nodularna litina, temprana litina, ohlajena litina, visoko legirana litina, odporna na obrabo) in jekla (ogljikovo konstrukcijsko jeklo, legirano konstrukcijsko jeklo, jeklo visoke trdnosti , jeklo z visoko vsebnostjo mangana, kaljeno jeklo itd.), se lahko uporablja tudi za rezanje bakrovih zlitin, grafita, inženirske plastike in kompozitnih materialov.
Obstajajo težave z nizko upogibno trdnostjo in slabo udarno žilavostjo pri delovanju keramičnih orodnih materialov, ki niso primerni za rezanje pri nizki hitrosti in udarni obremenitvi.
slika
4. Lastnosti in značilnosti prevlečenih materialov rezilnega orodja in uporaba rezilnega orodja
Premazovanje orodja je eden od pomembnih načinov za izboljšanje učinkovitosti orodja. Pojav prevlečenih rezalnih orodij je naredil velik preboj v rezalni zmogljivosti rezalnih orodij. Prevlečeno orodje je prevlečeno z eno ali več plastmi ognjevzdržne mase z dobro odpornostjo proti obrabi na tršem telesu orodja, ki združuje podlago orodja s trdim premazom, tako da se zmogljivost orodja močno izboljša. Prevlečena rezalna orodja lahko izboljšajo učinkovitost obdelave, izboljšajo natančnost obdelave, podaljšajo življenjsko dobo orodja in zmanjšajo stroške obdelave.
Približno 80 odstotkov rezalnih orodij, ki se uporabljajo v novih CNC obdelovalnih strojih, uporablja orodja s premazom. Prevlečena rezilna orodja bodo v prihodnosti najpomembnejša sorta orodij na področju CNC obdelave.
slika
⑴ Vrste prevlečenih orodij
Glede na različne metode nanašanja prevleke lahko prevlečena orodja razdelimo na orodja, prevlečena s kemičnim naparjevanjem (CVD), in orodja, prevlečena s fizičnim naparjevanjem (PVD). Orodja s prevleko iz karbidne trdine na splošno uporabljajo kemično nanašanje s paro, temperatura nanašanja pa je okoli 1000 stopinj. Prevlečena orodja za hitrorezno jeklo na splošno uporabljajo fizično nanašanje s paro, temperatura nanašanja pa je približno 500 stopinj;
Glede na različne substratne materiale oplaščenih orodij lahko prevlečena orodja razdelimo na orodja s prevleko iz karbidne trdine, prevlečena orodja iz hitroreznega jekla in prevlečena orodja na keramiki in supertrdnih materialih (diamant in kubični borov nitrid).
Glede na naravo prevlečnega materiala lahko prevlečena orodja razdelimo v dve kategoriji, in sicer v "trda" prevlečena orodja in "mehka" prevlečena orodja. Glavni cilji, ki jih zasledujejo orodja s "trdo" prevleko, so visoka trdota in odpornost proti obrabi. Njegove glavne prednosti so visoka trdota in dobra odpornost proti obrabi, tipično prevleki TiC in TiN. Cilj, ki ga zasledujejo orodja za "mehko" prevleko, je nizek koeficient trenja, znan tudi kot samomazalna orodja, in njegovo trenje z materialom obdelovanca. Koeficient je zelo nizek, le približno 0.1, kar lahko zmanjša lepljenje, zmanjšanje trenja, zmanjšanje rezalne sile in temperature rezanja.
Nedavno razvito orodje za nano premaze (Nanoeoating). To prevlečeno orodje lahko uporablja različne kombinacije različnih prevlečnih materialov (kot so kovina/kovina, kovina/keramika, keramika/keramika itd.), da izpolni različne funkcionalne zahteve in zahteve glede učinkovitosti. Pravilno zasnovan nano premaz lahko povzroči, da ima material orodja odlične funkcije proti trenju in obrabi ter samomazalne lastnosti, kar je primerno za hitro suho rezanje.
⑵ Značilnosti prevlečenih orodij
Značilnosti delovanja prevlečenih orodij so naslednje:
① Dobra mehanska in rezalna zmogljivost: prevlečena orodja združujejo odlične lastnosti osnovnega materiala in prevlečnega materiala, ki ne samo ohranja dobro žilavost in visoko trdnost podlage
