Kombinacija napredne opreme za obradu i visokoučinkovitih CNC alata za rezanje može dati punu prednost njegovoj dužnoj izvedbi i postići dobre ekonomske koristi. S brzim razvojem materijala za alate za rezanje, razni novi materijali za alate za rezanje uvelike su poboljšali svoja fizička, mehanička svojstva i performanse rezanja, a raspon njihove primjene također se nastavio širiti.
slika
1. Alatni materijali trebaju imati osnovna svojstva
the
Izbor materijala alata ima velik utjecaj na vijek trajanja alata, učinkovitost obrade, kvalitetu obrade i cijenu obrade. Kada alat reže, mora izdržati učinke visokog tlaka, visoke temperature, trenja, udara i vibracija. Prema tome, alatni materijal treba imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na trošenje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, općenito iznad 60HRC. Što je tvrđi materijal alata, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Snaga i žilavost. Materijali alata trebaju imati visoku čvrstoću i žilavost kako bi podnijeli sile rezanja, udarce i vibracije, te spriječili krti lom i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplinu. Otpornost materijala alata na toplinu je bolja, može izdržati visoke temperature rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse i ekonomičnost procesa. Materijali alata trebaju imati dobru izvedbu kovanja, izvedbu toplinske obrade, izvedbu zavarivanja, izvedbu brušenja itd., te trebaju težiti visokom omjeru učinka i cijene.
2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Vrste, svojstva i karakteristike dijamantnih alatnih materijala i primjena alata
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal pronađen u prirodi. Dijamantni alati imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplinsku vodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih metala i nemetalnih materijala. Osobito u brzom rezanju aluminija i silicij-aluminijskih legura, dijamantni alati su glavne vrste alata za rezanje koje je teško zamijeniti. Dijamantni alati koji mogu postići visoku učinkovitost, visoku stabilnost i dugotrajnu obradu nezamjenjivi su i važni alati u modernoj CNC obradi.
slika
⑴ Vrste dijamantnih alata
① Alat od prirodnog dijamanta: Prirodni dijamant se koristi kao alat za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantni alat je fino brušen, a oštrica se može brusiti izuzetno oštro. Radijus rezne oštrice može doseći 0.002μm, što može ostvariti ultratanko rezanje i može To je priznat, idealan i nezamjenjiv alat za ultra preciznu obradu za obradu izuzetno visoke preciznosti obratka i izuzetno niske hrapavosti površine.
② PCD dijamantni alat: prirodni dijamant je skup, a polikristalni dijamant (PCD) naširoko se koristi za rezanje. Od ranih 1970-ih razvijen je polikristalni dijamant (Polycrystauine diamond, skraćeno PCD). Nakon uspjeha, prirodni dijamantni alati su u mnogim prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. Sirovine za PCD su bogate izvorima, a cijena im je samo nekoliko desetina do jedne desetine prirodnih dijamanata.
PCD alati ne mogu brusiti izuzetno oštre rubove, a kvaliteta površine obrađenih izradaka nije tako dobra kao kod prirodnog dijamanta. U industriji nije prikladno proizvoditi PCD pločice s lomiteljima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za fino rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultra-precizno rezanje zrcalom.
③ CVD dijamantni alati: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantna tehnologija pojavila se u Japanu. CVD dijamant se odnosi na sintezu dijamantnog filma na heterogenim podlogama (kao što su cementni karbid, keramika itd.) kemijskim taloženjem iz pare (CVD). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant.
Učinak CVD dijamanta vrlo je sličan prirodnom dijamantu i ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri nadilazi njihove nedostatke.
⑵ Karakteristike rada dijamantnih alata
① Iznimno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: prirodni dijamant je najtvrđa tvar koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Pri obradi materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantnih alata je 10 do 100 puta veći od alata od cementnog karbida, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala niži je nego kod drugih alata za rezanje, koeficijent trenja je nizak, deformacija tijekom obrade je mala, a sila rezanja može biti smanjen.
③ Rezni rub je vrlo oštar: rezni rub dijamantnog alata može se naoštriti, a prirodni monokristalni dijamantni alat može biti visok do 0.002-0.008μm, što se može koristiti za ultra -tanko rezanje i ultraprecizna obrada.
④ Ima visoku toplinsku vodljivost: dijamant ima visoku toplinsku vodljivost i toplinsku difuziju, toplina rezanja se lako rasipa, a temperatura reznog dijela alata je niska.
⑤ Niski koeficijent toplinskog širenja: koeficijent toplinskog širenja dijamanta je nekoliko puta manji od onog kod cementnog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je posebno važno za preciznu i ultra-preciznu obradu koja zahtijeva visoku dimenzijska točnost.
⑶ Primjena dijamantnog alata
Dijamantni alati se uglavnom koriste za fino rezanje i bušenje obojenih metala i nemetalnih materijala velikom brzinom. Pogodan je za obradu raznih nemetala otpornih na habanje, kao što su obrasci metalurgije praha FRP, keramički materijali itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicij-aluminij; razne dorade obojenih metala.
Nedostatak dijamantnih alata je njihova slaba toplinska stabilnost. Kada temperatura rezanja prijeđe 700 stupnjeva do 800 stupnjeva, potpuno će izgubiti svoju tvrdoću; osim toga, nije prikladan za rezanje željeznih metala, jer se dijamant (ugljik) lako veže sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara ugljikove atome u grafitnu strukturu, a alat se lako ošteti.
2. Vrste, svojstva i značajke alatnih materijala kubnog bor nitrida i primjena alata
Kubični bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran metodom sličnom dijamantu, drugi je nakon dijamanta u pogledu tvrdoće i toplinske vodljivosti. Ima izvrsnu toplinsku stabilnost i može se zagrijati do 10,000 stupnjeva u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna kemijska svojstva za željezne metale i može se široko koristiti u obradi proizvoda od čelika.
slika
⑴ Vrste alata za rezanje kubičnog bor nitrida
Kubični bor nitrid (CBN) je tvar koja ne postoji u prirodi. Može se podijeliti na monokristalne i polikristalne, odnosno CBN monokristalne i polikristalne kubične nitride bora (Polycrystalline cubic bornnitride, naziva se PCBN). CBN je jedan od izomera bor nitrida (BN), a njegova je struktura slična onoj dijamanta.
PCBN (polikristalni kubični bor nitrid) je polikristalni materijal koji sinterira fine CBN materijale kroz fazu vezivanja (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i visokim tlakom. Dijamantni alatni materijal, on i dijamant zajedno se nazivaju supertvrdi alatni materijal. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN alati se mogu podijeliti na integralne PCBN pločice i PCBN kompozitne pločice sinterirane s cementnim karbidom.
PCBN kompozitni umeci izrađuju se sinteriranjem sloja PCBN debljine {{0}}.5 do 1,0 mm na cementnom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegova izvedba ima i dobru žilavost i visoku tvrdoću i otpornost na trošenje. Problemi male čvrstoće na savijanje i teškoće zavarivanja CBN umetaka su riješeni.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubičnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubičnog bor nitrida neznatno inferiorna od dijamanta, mnogo je veća od drugih materijala visoke tvrdoće. Izvanredna prednost CBN-a je ta što je njegova termička stabilnost mnogo veća nego kod dijamanta, koji može doseći temperaturu iznad 1200 stupnjeva (700-800 stupnjeva za dijamant). reakcija. Glavne radne karakteristike kubičnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: kristalna struktura CBN-a slična je onoj dijamanta i ima sličnu tvrdoću i snagu kao dijamant. PCBN je posebno prikladan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti, a može postići bolju kvalitetu površine izradaka.
② Visoka toplinska stabilnost: toplinska otpornost CBN-a može doseći 1400-1500 stupnjeva, što je gotovo 1 puta više od otpornosti dijamanta (700-800 stupnjeva). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i očvrsle čelike brzinom 3 do 5 puta većom od brzine alata od cementnog karbida.
③Izvrsna kemijska stabilnost: nema kemijske interakcije s materijalima na bazi željeza na 1200-1300 stupnju i neće se istrošiti tako oštro kao dijamant, a još uvijek može zadržati tvrdoću cementnog karbida u ovom trenutku; PCBN alati prikladni su za rezanje dijelova od kaljenog čelika i ohlađenog lijevanog željeza, mogu se široko koristiti u brzom rezanju lijevanog željeza.
④ Dobra toplinska vodljivost: Iako toplinska vodljivost CBN-a nije tako dobra kao kod dijamanta, toplinska vodljivost PCBN-a druga je nakon dijamanta među različitim materijalima za alate i mnogo je viša od one kod brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Nizak koeficijent trenja: nizak koeficijent trenja može smanjiti silu rezanja tijekom rezanja, smanjiti temperaturu rezanja i poboljšati kvalitetu obrađene površine.
⑶ Primjena alata od kubičnog bor nitrida
Kubični borov nitrid prikladan je za završnu obradu raznih materijala koji se teško režu kao što su kaljeni čelik, tvrdo lijevano željezo, visokotemperaturne legure, tvrde legure i materijali za prskanje površina. Točnost obrade može doseći IT5 (rupa je IT6), a hrapavost površine može biti mala kao Ra1.25-0.20μm.
Kubni bor nitrid alatni materijal ima slabu žilavost i čvrstoću na savijanje. Stoga alati za tokarenje kubičnog bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu s malom brzinom i velikim udarnim opterećenjem; U slučaju metala doći će do jakih nakupina rubova, što će oštetiti strojno obrađenu površinu.
3. Vrste, svojstva i karakteristike keramičkih alatnih materijala i primjena alata
Keramički alati za rezanje imaju značajke visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, izvrsne toplinske otpornosti i kemijske stabilnosti te ih nije lako spojiti s metalom. Alati za rezanje keramike zauzimaju vrlo važno mjesto u CNC obradi. Keramički rezni alati postali su jedan od glavnih reznih alata za brzo rezanje i obradu teško obradivih materijala. Keramički alati za rezanje imaju široku primjenu u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički noževi mogu učinkovito obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni noževi uopće ne mogu obraditi i ostvariti "zamjenu brušenja automobilom"; optimalna brzina rezanja keramičkih noževa može biti 2 do 10 puta veća od brzine noževa od cementnog karbida, čime se uvelike poboljšava proizvodna učinkovitost obrade rezanjem Glavna sirovina koja se koristi u materijalima za keramičke alate najzastupljeniji je element u zemljinoj kori. Stoga je popularizacija i primjena keramičkih alata od velike važnosti za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a također će uvelike promicati razvoj tehnologije rezanja. napredak.
slika
⑴ Vrste materijala za keramičke alate
Vrste materijala za keramičke alate općenito se mogu podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi aluminijevog oksida, keramika na bazi silicijevog nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijevog nitrida i aluminijevog oksida. Među njima se najviše koriste alatni keramički materijali na bazi aluminijevog oksida i silicijevog nitrida. Performanse keramike na bazi silicijevog nitrida su superiornije od keramike na bazi aluminijevog oksida.
⑵ Izvedba i karakteristike keramičkih alata za rezanje
Karakteristike izvedbe keramičkih alata za rezanje su sljedeće:
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata nije visoka kao kod PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće od cementnog karbida i alata od brzoreznog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima, a pogodni su za rezanje velikom brzinom i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplinu: Keramički alati još uvijek mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200 stupnjeva. Keramički noževi imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama, a posebno je dobra otpornost na oksidaciju A12O3 keramičkih noževa. Čak i ako je oštrica u užarenom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga keramički alati mogu postići suho rezanje, što može uštedjeti tekućinu za rezanje.
③ Dobra kemijska stabilnost: keramičke alate za rezanje nije lako spojiti s metalom, otporni su na koroziju i kemijski su stabilni, što može smanjiti trošenje prianjanja alata za rezanje.
④ Nizak koeficijent trenja: afinitet između keramičkih alata za rezanje i metala je mali, a koeficijent trenja je nizak, što može smanjiti silu rezanja i temperaturu rezanja.
⑶ Primjena keramičkih noževa
Keramika je jedan od alatnih materijala koji se uglavnom koristi za brzu završnu i poluzavršnu obradu. Keramički alati za rezanje prikladni su za rezanje svih vrsta lijevanog željeza (sivi lijev, nodularni lijev, temprani lijev, ohlađeni lijev, visokolegirano lijevano željezo otporno na habanje) i čelika (ugljični konstrukcijski čelik, legirani konstrukcijski čelik, čelik visoke čvrstoće , čelik s visokim sadržajem mangana, kaljeni čelik itd.), također se može koristiti za rezanje legura bakra, grafita, inženjerske plastike i kompozitnih materijala.
Postoje problemi niske čvrstoće na savijanje i slabe udarne žilavosti u izvedbi keramičkih alatnih materijala, koji nisu prikladni za rezanje pri maloj brzini i udarnom opterećenju.
slika
4. Svojstva i karakteristike presvučenih materijala za rezne alate i primjena reznih alata
Premazivanje alata je jedan od važnih načina poboljšanja performansi alata. Pojava presvučenih alata za rezanje napravila je veliki napredak u reznim performansama alata za rezanje. Alat s premazom je presvučen s jednim ili više slojeva vatrostalne smjese s dobrom otpornošću na habanje na čvršćem tijelu alata, koji kombinira podlogu alata s tvrdim premazom, tako da je izvedba alata znatno poboljšana. Rezni alati s premazom mogu poboljšati učinkovitost obrade, poboljšati točnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80 posto alata za rezanje koji se koriste u novim CNC alatnim strojevima koriste presvučene alate. Obloženi rezni alati bit će najvažnija vrsta alata u području CNC obrade u budućnosti.
slika
⑴ Vrste premazanih alata
Prema različitim metodama premazivanja, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom kemijskim taloženjem (CVD) i alate s premazom fizičkim taloženjem (PVD). Alati od presvučenog karbida općenito koriste kemijsko taloženje iz pare, a temperatura taloženja je oko 1000 stupnjeva. Alati s premazom od brzoreznog čelika općenito koriste fizičko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 500 stupnjeva;
Prema različitim materijalima podloge alata s premazom, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom od karbida, alate s premazom od brzoreznog čelika i alate s premazom na keramici i supertvrdim materijalima (dijamant i kubični borov nitrid).
Prema prirodi materijala za premazivanje, alati s premazom mogu se podijeliti u dvije kategorije, naime alati s "tvrdim" premazom i alati s "mekim" premazom. Glavni ciljevi alata s "tvrdim" premazom su visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Njegove glavne prednosti su visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje, tipično TiC i TiN prevlake. Cilj koji nastoje alati za "meko" oblaganje je nizak koeficijent trenja, poznat i kao samopodmazujući alati, a njegovo trenje s materijalom izratka Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0.1, što može smanjiti lijepljenje, smanjenje trenja, smanjenje sile rezanja i temperature rezanja.
Nedavno razvijen alat za nano oblaganje (Nanoeoating). Ovaj obloženi alat može koristiti različite kombinacije različitih materijala za oblaganje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi zadovoljio različite funkcionalne i radne zahtjeve. Pravilno dizajniran nano premaz može učiniti da materijal alata ima izvrsne funkcije protiv trenja i habanja te svojstva samopodmazivanja, što je prikladno za suho rezanje velikom brzinom.
⑵ Karakteristike premazanih alata
Karakteristike rada premazanih alata su sljedeće:
① Dobra mehanička i rezna izvedba: Alati s premazom kombiniraju izvrsna svojstva osnovnog materijala i materijala za oblaganje, što ne samo da održava dobru žilavost i visoku čvrstoću baze
Kombinacija napredne opreme za obradu i visokoučinkovitih CNC alata za rezanje može dati punu prednost njegovoj dužnoj izvedbi i postići dobre ekonomske koristi. S brzim razvojem materijala za alate za rezanje, razni novi materijali za alate za rezanje uvelike su poboljšali svoja fizička, mehanička svojstva i performanse rezanja, a raspon njihove primjene također se nastavio širiti.
slika
1. Alatni materijali trebaju imati osnovna svojstva
the
Izbor materijala alata ima velik utjecaj na vijek trajanja alata, učinkovitost obrade, kvalitetu obrade i cijenu obrade. Kada alat reže, mora izdržati učinke visokog tlaka, visoke temperature, trenja, udara i vibracija. Prema tome, alatni materijal treba imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na trošenje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, općenito iznad 60HRC. Što je tvrđi materijal alata, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Čvrstoća i žilavost. Materijali alata trebaju imati visoku čvrstoću i žilavost kako bi podnijeli sile rezanja, udarce i vibracije, te spriječili krti lom i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplinu. Otpornost materijala alata na toplinu je bolja, može izdržati visoke temperature rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse i ekonomičnost procesa. Materijali alata trebaju imati dobru izvedbu kovanja, izvedbu toplinske obrade, izvedbu zavarivanja, izvedbu brušenja itd., te trebaju težiti visokom omjeru učinka i cijene.
2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Vrste, svojstva i karakteristike dijamantnih alatnih materijala i primjena alata
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal pronađen u prirodi. Dijamantni alati imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplinsku vodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih metala i nemetalnih materijala. Osobito u brzom rezanju aluminija i silicij-aluminijskih legura, dijamantni alati su glavne vrste alata za rezanje koje je teško zamijeniti. Dijamantni alati koji mogu postići visoku učinkovitost, visoku stabilnost i dugotrajnu obradu nezamjenjivi su i važni alati u modernoj CNC obradi.
slika
⑴ Vrste dijamantnih alata
① Alat od prirodnog dijamanta: Prirodni dijamant se koristi kao alat za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantni alat je fino brušen, a oštrica se može brusiti izuzetno oštro. Radijus rezne oštrice može doseći 0.002μm, što može ostvariti ultratanko rezanje i može To je priznat, idealan i nezamjenjiv alat za ultra preciznu obradu za obradu izuzetno visoke preciznosti obratka i izuzetno niske hrapavosti površine.
② PCD dijamantni alat: prirodni dijamant je skup, a polikristalni dijamant (PCD) naširoko se koristi za rezanje. Od ranih 1970-ih razvijen je polikristalni dijamant (Polycrystauine diamond, skraćeno PCD). Nakon uspjeha, prirodni dijamantni alati su u mnogim prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. Sirovine za PCD su bogate izvorima, a cijena im je samo nekoliko desetina do jedne desetine prirodnih dijamanata.
PCD alati ne mogu brusiti izuzetno oštre rubove, a kvaliteta površine obrađenih izradaka nije tako dobra kao kod prirodnog dijamanta. U industriji nije prikladno proizvoditi PCD pločice s lomiteljima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za fino rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultra-precizno rezanje zrcalom.
③ CVD dijamantni alati: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantna tehnologija pojavila se u Japanu. CVD dijamant se odnosi na sintezu dijamantnog filma na heterogenim podlogama (kao što su cementni karbid, keramika itd.) kemijskim taloženjem iz pare (CVD). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant.
Učinak CVD dijamanta vrlo je sličan prirodnom dijamantu i ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri nadilazi njihove nedostatke.
⑵ Karakteristike rada dijamantnih alata
① Iznimno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: prirodni dijamant je najtvrđa tvar koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Pri obradi materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantnih alata je 10 do 100 puta veći od alata od cementnog karbida, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala niži je nego kod drugih alata za rezanje, koeficijent trenja je nizak, deformacija tijekom obrade je mala, a sila rezanja može biti smanjen.
③ Rezni rub je vrlo oštar: rezni rub dijamantnog alata može se naoštriti, a prirodni monokristalni dijamantni alat može biti visok do 0.002-0.008μm, što se može koristiti za ultra -tanko rezanje i ultraprecizna obrada.
④ Ima visoku toplinsku vodljivost: dijamant ima visoku toplinsku vodljivost i toplinsku difuziju, toplina rezanja se lako rasipa, a temperatura reznog dijela alata je niska.
⑤ Niski koeficijent toplinskog širenja: koeficijent toplinskog širenja dijamanta je nekoliko puta manji od onog kod cementnog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je posebno važno za preciznu i ultra-preciznu obradu koja zahtijeva visoku dimenzijska točnost.
⑶ Primjena dijamantnog alata
Dijamantni alati se uglavnom koriste za fino rezanje i bušenje obojenih metala i nemetalnih materijala velikom brzinom. Pogodan je za obradu raznih nemetala otpornih na habanje, kao što su obrasci metalurgije praha FRP, keramički materijali itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicij-aluminij; razne dorade obojenih metala.
Nedostatak dijamantnih alata je njihova slaba toplinska stabilnost. Kada temperatura rezanja prijeđe 700 stupnjeva do 800 stupnjeva, potpuno će izgubiti svoju tvrdoću; osim toga, nije prikladan za rezanje željeznih metala, jer se dijamant (ugljik) lako veže sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara ugljikove atome u grafitnu strukturu, a alat se lako ošteti.
2. Vrste, svojstva i značajke alatnih materijala kubnog bor nitrida i primjena alata
Kubični bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran metodom sličnom dijamantu, drugi je nakon dijamanta u pogledu tvrdoće i toplinske vodljivosti. Ima izvrsnu toplinsku stabilnost i može se zagrijati do 10,000 stupnjeva u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna kemijska svojstva za željezne metale i može se široko koristiti u obradi proizvoda od čelika.
slika
⑴ Vrste alata za rezanje kubičnog bor nitrida
Kubični bor nitrid (CBN) je tvar koja ne postoji u prirodi. Može se podijeliti na monokristalne i polikristalne, odnosno CBN monokristalne i polikristalne kubične nitride bora (Polycrystalline cubic bornnitride, naziva se PCBN). CBN je jedan od izomera bor nitrida (BN), a njegova je struktura slična onoj dijamanta.
PCBN (polikristalni kubični bor nitrid) je polikristalni materijal koji sinterira fine CBN materijale kroz fazu vezivanja (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i visokim tlakom. Dijamantni alatni materijal, on i dijamant zajedno se nazivaju supertvrdi alatni materijal. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN alati se mogu podijeliti na integralne PCBN pločice i PCBN kompozitne pločice sinterirane s cementnim karbidom.
PCBN kompozitni umeci izrađuju se sinteriranjem sloja PCBN debljine {{0}}.5 do 1,0 mm na cementnom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegova izvedba ima i dobru žilavost i visoku tvrdoću i otpornost na trošenje. Problemi male čvrstoće na savijanje i teškoće zavarivanja CBN umetaka su riješeni.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubičnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubičnog bor nitrida neznatno inferiorna od dijamanta, mnogo je veća od drugih materijala visoke tvrdoće. Izvanredna prednost CBN-a je ta što je njegova termička stabilnost mnogo veća nego kod dijamanta, koji može doseći temperaturu iznad 1200 stupnjeva (700-800 stupnjeva za dijamant). reakcija. Glavne radne karakteristike kubičnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: kristalna struktura CBN-a slična je onoj dijamanta i ima sličnu tvrdoću i snagu kao dijamant. PCBN je posebno prikladan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti, a može postići bolju kvalitetu površine izradaka.
② Visoka toplinska stabilnost: toplinska otpornost CBN-a može doseći 1400-1500 stupnjeva, što je gotovo 1 puta više od otpornosti dijamanta (700-800 stupnjeva). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i očvrsle čelike brzinom 3 do 5 puta većom od brzine alata od cementnog karbida.
③Izvrsna kemijska stabilnost: nema kemijske interakcije s materijalima na bazi željeza na 1200-1300 stupnju i neće se istrošiti tako oštro kao dijamant, a još uvijek može zadržati tvrdoću cementnog karbida u ovom trenutku; PCBN alati prikladni su za rezanje dijelova od kaljenog čelika i ohlađenog lijevanog željeza, mogu se široko koristiti u brzom rezanju lijevanog željeza.
④ Dobra toplinska vodljivost: Iako toplinska vodljivost CBN-a nije tako dobra kao kod dijamanta, toplinska vodljivost PCBN-a druga je nakon dijamanta među različitim materijalima za alate i mnogo je viša od one kod brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Nizak koeficijent trenja: nizak koeficijent trenja može smanjiti silu rezanja tijekom rezanja, smanjiti temperaturu rezanja i poboljšati kvalitetu obrađene površine.
⑶ Primjena alata od kubičnog bor nitrida
Kubični borov nitrid prikladan je za završnu obradu raznih materijala koji se teško režu kao što su kaljeni čelik, tvrdo lijevano željezo, visokotemperaturne legure, tvrde legure i materijali za prskanje površina. Točnost obrade može doseći IT5 (rupa je IT6), a hrapavost površine može biti mala kao Ra1.25-0.20μm.
Kubni bor nitrid alatni materijal ima slabu žilavost i čvrstoću na savijanje. Stoga alati za tokarenje kubičnog bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu s malom brzinom i velikim udarnim opterećenjem; U slučaju metala doći će do jakih nakupina rubova, što će oštetiti strojno obrađenu površinu.
3. Vrste, svojstva i karakteristike keramičkih alatnih materijala i primjena alata
Keramički alati za rezanje imaju značajke visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, izvrsne toplinske otpornosti i kemijske stabilnosti te ih nije lako spojiti s metalom. Alati za rezanje keramike zauzimaju vrlo važno mjesto u CNC obradi. Keramički rezni alati postali su jedan od glavnih reznih alata za brzo rezanje i obradu teško obradivih materijala. Keramički alati za rezanje imaju široku primjenu u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički noževi mogu učinkovito obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni noževi uopće ne mogu obraditi i ostvariti "zamjenu brušenja automobilom"; optimalna brzina rezanja keramičkih noževa može biti 2 do 10 puta veća od brzine noževa od cementnog karbida, čime se uvelike poboljšava proizvodna učinkovitost obrade rezanjem Glavna sirovina koja se koristi u materijalima za keramičke alate najzastupljeniji je element u zemljinoj kori. Stoga je popularizacija i primjena keramičkih alata od velike važnosti za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a također će uvelike promicati razvoj tehnologije rezanja. napredak.
slika
⑴ Vrste materijala za keramičke alate
Vrste materijala za keramičke alate općenito se mogu podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi aluminijevog oksida, keramika na bazi silicijevog nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijevog nitrida i aluminijevog oksida. Među njima se najviše koriste alatni keramički materijali na bazi aluminijevog oksida i silicijevog nitrida. Performanse keramike na bazi silicijevog nitrida su superiornije od keramike na bazi aluminijevog oksida.
⑵ Izvedba i karakteristike keramičkih alata za rezanje
Karakteristike izvedbe keramičkih alata za rezanje su sljedeće:
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata nije visoka kao kod PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće od cementnog karbida i alata od brzoreznog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima, a pogodni su za rezanje velikom brzinom i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplinu: Keramički alati još uvijek mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200 stupnjeva. Keramički noževi imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama, a posebno je dobra otpornost na oksidaciju A12O3 keramičkih noževa. Čak i ako je oštrica u užarenom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga keramički alati mogu postići suho rezanje, što može uštedjeti tekućinu za rezanje.
③ Dobra kemijska stabilnost: keramičke alate za rezanje nije lako spojiti s metalom, otporni su na koroziju i kemijski su stabilni, što može smanjiti trošenje prianjanja alata za rezanje.
④ Nizak koeficijent trenja: afinitet između keramičkih alata za rezanje i metala je mali, a koeficijent trenja je nizak, što može smanjiti silu rezanja i temperaturu rezanja.
⑶ Primjena keramičkih noževa
Keramika je jedan od alatnih materijala koji se uglavnom koristi za brzu završnu i poluzavršnu obradu. Keramički alati za rezanje prikladni su za rezanje svih vrsta lijevanog željeza (sivi lijev, nodularni lijev, temprani lijev, ohlađeni lijev, visokolegirano lijevano željezo otporno na habanje) i čelika (ugljični konstrukcijski čelik, legirani konstrukcijski čelik, čelik visoke čvrstoće , čelik s visokim sadržajem mangana, kaljeni čelik itd.), također se može koristiti za rezanje legura bakra, grafita, inženjerske plastike i kompozitnih materijala.
Postoje problemi niske čvrstoće na savijanje i slabe udarne žilavosti u izvedbi keramičkih alatnih materijala, koji nisu prikladni za rezanje pri maloj brzini i udarnom opterećenju.
slika
4. Svojstva i karakteristike presvučenih materijala za rezne alate i primjena reznih alata
Premazivanje alata je jedan od važnih načina poboljšanja performansi alata. Pojava presvučenih alata za rezanje napravila je veliki napredak u reznim performansama alata za rezanje. Alat s premazom je presvučen s jednim ili više slojeva vatrostalne smjese s dobrom otpornošću na habanje na čvršćem tijelu alata, koji kombinira podlogu alata s tvrdim premazom, tako da je izvedba alata znatno poboljšana. Rezni alati s premazom mogu poboljšati učinkovitost obrade, poboljšati točnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80 posto alata za rezanje koji se koriste u novim CNC alatnim strojevima koriste presvučene alate. Obloženi rezni alati bit će najvažnija vrsta alata u području CNC obrade u budućnosti.
slika
⑴ Vrste premazanih alata
Prema različitim metodama premazivanja, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom kemijskim taloženjem (CVD) i alate s premazom fizičkim taloženjem (PVD). Alati od presvučenog karbida općenito koriste kemijsko taloženje iz pare, a temperatura taloženja je oko 1000 stupnjeva. Alati s premazom od brzoreznog čelika općenito koriste fizičko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 500 stupnjeva;
Prema različitim materijalima podloge alata s premazom, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom od karbida, alate s premazom od brzoreznog čelika i alate s premazom na keramici i supertvrdim materijalima (dijamant i kubični borov nitrid).
Prema prirodi materijala za premazivanje, alati s premazom mogu se podijeliti u dvije kategorije, naime alati s "tvrdim" premazom i alati s "mekim" premazom. Glavni ciljevi alata s "tvrdim" premazom su visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Njegove glavne prednosti su visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje, tipično TiC i TiN prevlake. Cilj koji nastoje alati za "meko" oblaganje je nizak koeficijent trenja, poznat i kao samopodmazujući alati, a njegovo trenje s materijalom izratka Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0.1, što može smanjiti lijepljenje, smanjenje trenja, smanjenje sile rezanja i temperature rezanja.
Nedavno razvijen alat za nano oblaganje (Nanoeoating). Ovaj obloženi alat može koristiti različite kombinacije različitih materijala za oblaganje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi zadovoljio različite funkcionalne i radne zahtjeve. Pravilno dizajniran nano premaz može učiniti da materijal alata ima izvrsne funkcije protiv trenja i habanja te svojstva samopodmazivanja, što je prikladno za suho rezanje velikom brzinom.
⑵ Karakteristike premazanih alata
Karakteristike rada premazanih alata su sljedeće:
① Dobra mehanička i rezna izvedba: Alati s premazom kombiniraju izvrsna svojstva osnovnog materijala i materijala za oblaganje, što ne samo da održava dobru žilavost i visoku čvrstoću baze
