Kombinationen af avanceret forarbejdningsudstyr og højtydende CNC skæreværktøjer kan give fuld spild til dens behørige ydeevne og opnå gode økonomiske fordele. Med den hurtige udvikling af skæreværktøjsmaterialer har forskellige nye skæreværktøjsmaterialer forbedret deres fysiske, mekaniske egenskaber og skæreydelse betydeligt, og deres anvendelsesområde er også fortsat med at udvide.
billede
1. Værktøjsmaterialer skal have grundlæggende egenskaber
det
Valget af værktøjsmateriale har stor indflydelse på værktøjets levetid, forarbejdningseffektivitet, forarbejdningskvalitet og forarbejdningsomkostninger. Når værktøjet skærer, skal det tåle virkningerne af højt tryk, høj temperatur, friktion, stød og vibrationer. Derfor skal værktøjsmaterialet have følgende grundlæggende egenskaber:
(1) Hårdhed og slidstyrke. Værktøjsmaterialets hårdhed skal være højere end emnematerialets hårdhed, generelt over 60HRC. Jo hårdere værktøjsmaterialet er, jo bedre slidstyrke.
(2) Styrke og sejhed. Værktøjsmaterialer skal have høj styrke og sejhed for at modstå skærekræfter, stød og vibrationer og forhindre skøre brud og afslag på værktøj.
(3) Varmemodstand. Værktøjsmaterialets varmebestandighed er bedre, det kan modstå høj skæretemperatur, og det har god oxidationsmodstand.
(4) Proces ydeevne og økonomi. Værktøjsmaterialer skal have god smedningsydelse, varmebehandlingsydelse, svejseydelse, slibeydelse osv., og bør forfølge et højt ydelse-prisforhold.
2. Typer, egenskaber, karakteristika og anvendelser af værktøjsmaterialer
1. Typer, egenskaber og karakteristika af diamantværktøjsmaterialer og værktøjsanvendelser
Diamant er en allotrop af kulstof, og det er det hårdeste materiale, der findes i naturen. Diamantværktøjer har høj hårdhed, høj slidstyrke og høj varmeledningsevne og er meget udbredt til forarbejdning af ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. Især i højhastighedsskæring af aluminium og silicium-aluminiumslegeringer er diamantværktøjer hovedtyperne af skærende værktøjer, der er svære at erstatte. Diamantværktøjer, der kan opnå høj effektivitet, høj stabilitet og bearbejdning med lang levetid, er uundværlige og vigtige værktøjer i moderne CNC-bearbejdning.
billede
⑴ Typer af diamantværktøjer
① Naturlig diamantværktøj: Naturlig diamant er blevet brugt som skæreværktøj i hundreder af år. Det naturlige enkrystal diamantværktøj er blevet fint slebet, og skæret kan slibes ekstremt skarpt. Skærekantsradius kan nå 0.002μm, hvilket kan realisere ultratynd skæring og kan Det er et anerkendt, ideelt og uerstatteligt ultra-præcisionsbearbejdningsværktøj til bearbejdning af ekstrem høj præcision af emnet og ekstremt lav overfladeruhed.
② PCD diamantværktøj: Naturlig diamant er dyrt, og polykrystallinsk diamant (PCD) er meget udbredt til skæring. Siden begyndelsen af 1970'erne blev polykrystallinsk diamant (Polycrystauine diamant, forkortet PCD) udviklet. Efter succes er naturlige diamantværktøjer blevet erstattet af kunstig polykrystallinsk diamant i mange lejligheder. PCD-råmaterialer er rige på kilder, og prisen er kun et par tiendedele til en tiendedel af naturlige diamanter.
PCD-værktøjer kan ikke slibe ekstremt skarpe kanter, og overfladekvaliteten af de behandlede emner er ikke så god som naturlig diamant. Det er ikke praktisk at fremstille PCD-skær med spånbrydere i industrien. Derfor kan PCD kun bruges til finskæring af ikke-jernholdige metaller og ikke-metaller, og det er svært at opnå ultrapræcision spejlskæring.
③ CVD diamantværktøjer: Fra slutningen af 1970'erne til begyndelsen af 1980'erne dukkede CVD diamantteknologi op i Japan. CVD-diamant refererer til syntesen af diamantfilm på heterogene substrater (såsom cementeret carbid, keramik osv.) ved kemisk dampaflejring (CVD). CVD diamant har nøjagtig samme struktur og egenskaber som naturlig diamant.
Ydeevnen af CVD-diamant er meget tæt på naturlig diamant, og den har fordelene ved naturlig enkeltkrystal-diamant og polykrystallinsk diamant (PCD) og overvinder deres mangler til en vis grad.
⑵ Præstationskarakteristika for diamantværktøjer
① Ekstremt høj hårdhed og slidstyrke: Naturlig diamant er det hårdeste stof, der findes i naturen. Diamant har ekstrem høj slidstyrke. Ved bearbejdning af materialer med høj hårdhed er levetiden for diamantværktøjer 10 til 100 gange højere end for hårdmetalværktøjer, eller endda hundredvis af gange.
② Den har en meget lav friktionskoefficient: friktionskoefficienten mellem diamant og nogle ikke-jernholdige metaller er lavere end andre skærende værktøjer, friktionskoefficienten er lav, deformationen under forarbejdning er lille, og skærekraften kan blive reduceret.
③ Skærkanten er meget skarp: Skærkanten på diamantværktøj kan slibes, og det naturlige enkeltkrystal diamantværktøj kan være så højt som 0.002-0.008μm, som kan bruges til ultra - tynd skæring og ultra-præcisionsbearbejdning.
④ Har høj termisk ledningsevne: Diamant har høj termisk ledningsevne og termisk diffusivitet, skærevarme spredes let, og temperaturen på den skærende del af værktøjet er lav.
⑤ Lav termisk udvidelseskoefficient: Den termiske udvidelseskoefficient for diamant er flere gange mindre end den for cementeret hårdmetal, og ændringen i værktøjsstørrelse forårsaget af skærevarme er meget lille, hvilket er særligt vigtigt for præcision og ultra-præcisionsbearbejdning, der kræver høj dimensionel nøjagtighed.
⑶ Anvendelse af diamantværktøj
Diamantværktøjer bruges mest til finskæring og boring af ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer ved høj hastighed. Det er velegnet til behandling af forskellige slidbestandige ikke-metaller, såsom FRP-pulvermetallurgiemner, keramiske materialer osv.; forskellige slidbestandige ikke-jernholdige metaller, såsom forskellige silicium-aluminiumlegeringer; en række ikke-jernholdige metal efterbehandling behandling.
Ulempen ved diamantværktøj er, at de har dårlig termisk stabilitet. Når skæretemperaturen overstiger 700 grader til 800 grader, vil den helt miste sin hårdhed; desuden er den ikke egnet til skæring af jernholdige metaller, fordi diamant (kulstof) er nem at binde med jern ved høje temperaturer. Atomvirkningen omdanner kulstofatomerne til en grafitstruktur, og værktøjet beskadiges let.
2. Typer, egenskaber og karakteristika af værktøjsmaterialer til kubisk bornitrid og værktøjsapplikationer
Kubisk bornitrid (CBN), det andet superhårde materiale syntetiseret ved en metode svarende til diamant, er kun næst efter diamant med hensyn til hårdhed og termisk ledningsevne. Den har fremragende termisk stabilitet og kan opvarmes til 10,000 grader i atmosfæren. Oxidation forekommer ikke. CBN har ekstremt stabile kemiske egenskaber for jernholdige metaller og kan i vid udstrækning anvendes til forarbejdning af stålprodukter.
billede
⑴ Typer af skærende værktøjer til kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) er et stof, der ikke findes i naturen. Det kan opdeles i enkeltkrystal og polykrystallinsk, det vil sige CBN enkeltkrystal og polykrystallinsk kubisk bornitrid (polykrystallinsk kubisk bornnitrid, benævnt PCBN). CBN er en af isomererne af bornitrid (BN), og dens struktur ligner diamantens.
PCBN (polykrystallinsk kubisk bornitrid) er et polykrystallinsk materiale, der sintrer fine CBN-materialer gennem en bindingsfase (TiC, TiN, Al, Ti osv.) under høj temperatur og højt tryk. Diamantværktøjsmateriale, det og diamant kaldes samlet superhårdt værktøjsmateriale. PCBN bruges hovedsageligt til fremstilling af knive eller andre værktøjer.
PCBN værktøjer kan opdeles i integrerede PCBN skær og PCBN komposit skær sintret med hårdmetal.
PCBN-kompositskær fremstilles ved at sintre et lag PCBN med en tykkelse på {{0}},5 til 1,0 mm på et hårdmetal med god styrke og sejhed. Dens ydeevne har både god sejhed og høj hårdhed og slidstyrke. Problemerne med lav bøjningsstyrke og svejsevanskeligheder ved CBN-skær er løst.
⑵ Hovedegenskaber og karakteristika ved kubisk bornitrid
Selvom hårdheden af kubisk bornitrid er lidt ringere end diamant, er den meget højere end andre materialer med høj hårdhed. Den enestående fordel ved CBN er, at dens termiske stabilitet er meget højere end diamantens, som kan nå over 1200 grader (700-800 grad for diamant). reaktion. De vigtigste ydelsesegenskaber for kubisk bornitrid er som følger.
① Høj hårdhed og slidstyrke: Krystalstrukturen af CBN svarer til diamantens og har lignende hårdhed og styrke som diamant. PCBN er især velegnet til bearbejdning af højhårdhedsmaterialer, der kun kunne slibes før, og kan opnå bedre overfladekvalitet på emner.
② Høj termisk stabilitet: CBN's varmebestandighed kan nå 1400-1500 grad, hvilket er næsten 1 gange højere end diamants (700-800 grad). PCBN-værktøjer kan skære højtemperaturlegeringer og hærdet stål med en hastighed, der er 3 til 5 gange højere end hastigheden for hårdmetalværktøjer.
③Fremragende kemisk stabilitet: Det har ikke kemisk interaktion med jernbaserede materialer ved 1200-1300 grad, og det vil ikke slides så skarpt som diamant, og det kan stadig bevare hårdheden af hårdmetal på dette tidspunkt; PCBN-værktøjer er velegnede til skæring af hærdede ståldele og kølet støbejern, kan i vid udstrækning bruges til højhastighedsskæring af støbejern.
④ God termisk ledningsevne: Selvom CBN's termiske ledningsevne ikke er så god som diamantens, er den termiske ledningsevne af PCBN kun næst efter diamant blandt forskellige værktøjsmaterialer og er meget højere end højhastighedsstål og cementeret carbid.
⑤ Lav friktionskoefficient: En lav friktionskoefficient kan reducere skærekraften under skæring, reducere skæretemperaturen og forbedre kvaliteten af den bearbejdede overflade.
⑶ Anvendelse af værktøj til kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid er velegnet til efterbehandling af forskellige materialer, der er svære at skære, såsom hærdet stål, hårdt støbejern, højtemperaturlegering, hård legering og overfladesprøjtematerialer. Bearbejdningsnøjagtigheden kan nå IT5 (hullet er IT6), og overfladeruheden kan være så lille som Ra1.25-0.20μm.
Kubisk bornitridværktøjsmateriale har dårlig sejhed og bøjningsstyrke. Derfor er drejeværktøjer med kubisk bornitrid ikke egnet til grovbearbejdning med lav hastighed og høj slagbelastning; I tilfælde af metal vil der opstå kraftig opbygget kant, hvilket vil forringe den bearbejdede overflade.
3. Typer, egenskaber og karakteristika af keramiske værktøjsmaterialer og værktøjsanvendelser
Keramiske skæreværktøjer har karakteristika af høj hårdhed, god slidstyrke, fremragende varmebestandighed og kemisk stabilitet og er ikke lette at binde med metal. Keramiske skæreværktøjer indtager en meget vigtig position i CNC-bearbejdning. Keramiske skæreværktøjer er blevet et af de vigtigste skæreværktøjer til højhastighedsskæring og bearbejdning af vanskelige at bearbejde materialer. Keramiske skæreværktøjer er meget udbredt til højhastighedsskæring, tørskæring, hård skæring og skæring af svært bearbejdelige materialer. Keramiske knive kan effektivt behandle højhårde materialer, som traditionelle knive slet ikke kan behandle, og realiserer "at erstatte slibning med en bil"; den optimale skærehastighed for keramiske knive kan være 2 til 10 gange højere end for hårdmetalknive, hvilket i høj grad forbedrer produktionseffektiviteten ved skærebearbejdning. Det vigtigste råmateriale, der bruges i keramiske værktøjsmaterialer, er det mest udbredte element i jordskorpen. Derfor er populariseringen og anvendelsen af keramiske værktøjer af stor betydning for at forbedre produktiviteten, reducere forarbejdningsomkostningerne og spare strategiske ædelmetaller og vil også i høj grad fremme udviklingen af skæreteknologi. fremskridt.
billede
⑴ Typer af keramiske værktøjsmaterialer
Typerne af keramiske værktøjsmaterialer kan generelt opdeles i tre kategorier: alumina-baseret keramik, siliciumnitrid-baseret keramik og komposit siliciumnitrid-aluminiumoxid-baseret keramik. Blandt dem er aluminiumoxidbaserede og siliciumnitridbaserede keramiske værktøjsmaterialer de mest udbredte. Ydeevnen af siliciumnitrid-baseret keramik er overlegen i forhold til alumina-baseret keramik.
⑵ Ydeevne og egenskaber for keramiske skæreværktøjer
Ydeevneegenskaberne for keramiske skæreværktøjer er som følger:
① Høj hårdhed og god slidstyrke: Selvom hårdheden af keramiske værktøjer ikke er så høj som for PCD og PCBN, er den meget højere end hårdmetal- og højhastighedsstålværktøjer og når 93-95HRA. Keramiske værktøjer kan bearbejde materialer med høj hårdhed, som er svære at bearbejde med traditionelle værktøjer, og er velegnede til højhastighedsskæring og hård skæring.
② Høj temperaturbestandighed og god varmebestandighed: Keramiske værktøjer kan stadig skære ved høje temperaturer over 1200 grader. Keramiske knive har gode højtemperaturmekaniske egenskaber, og oxidationsbestandigheden af A12O3 keramiske knive er særlig god. Selvom skæret er i en rødglødende tilstand, kan den bruges kontinuerligt. Derfor kan keramiske værktøjer opnå tørskæring, hvilket kan spare skærevæske.
③ God kemisk stabilitet: Keramiske skæreværktøjer er ikke nemme at binde med metal, og de er korrosionsbestandige og kemisk stabile, hvilket kan reducere limningsslid på skæreværktøjer.
④ Lav friktionskoefficient: Affiniteten mellem keramiske skæreværktøjer og metal er lille, og friktionskoefficienten er lav, hvilket kan reducere skærekraften og skæretemperaturen.
⑶ Anvendelse af keramiske knive
Keramik er et af de værktøjsmaterialer, der hovedsageligt anvendes til højhastighedsefterbehandling og semi-finish. Keramiske skæreværktøjer er velegnede til skæring af alle slags støbejern (grå støbejern, duktilt jern, smidbart støbejern, kølet støbejern, højlegeret slidbestandigt støbejern) og stål (kulstofkonstruktionsstål, legeret konstruktionsstål, højstyrkestål , højt manganstål, bratkølet stål osv.), kan også bruges til at skære kobberlegeringer, grafit, ingeniørplast og kompositmaterialer.
Der er problemer med lav bøjningsstyrke og dårlig slagstyrke i ydeevnen af keramiske værktøjsmaterialer, som ikke er egnede til skæring under lav hastighed og slagbelastning.
billede
4. Egenskaber og karakteristika for belagte skæreværktøjsmaterialer og anvendelse af skæreværktøjer
Belægning af værktøjet er en af de vigtige måder at forbedre værktøjets ydeevne på. Fremkomsten af coatede skæreværktøjer har gjort et stort gennembrud i skæreværktøjets skæreydelse. Det coatede værktøj er coatet med et eller flere lag af ildfast forbindelse med god slidstyrke på det hårdere værktøjslegeme, som kombinerer værktøjssubstratet med den hårde belægning, så værktøjets ydeevne er væsentligt forbedret. Belagte skæreværktøjer kan forbedre forarbejdningseffektiviteten, forbedre forarbejdningsnøjagtigheden, forlænge værktøjets levetid og reducere forarbejdningsomkostningerne.
Omkring 80 procent af de skærende værktøjer, der bruges i nye CNC-værktøjsmaskiner, bruger coatede værktøjer. Coated skærende værktøjer vil være den vigtigste værktøjsvariant inden for CNC-bearbejdning i fremtiden.
billede
⑴ Typer af coatede værktøjer
Ifølge forskellige belægningsmetoder kan coatede værktøjer opdeles i kemisk dampaflejring (CVD) coatede værktøjer og fysiske vapor deposition (PVD) coatede værktøjer. Coated carbid-værktøjer bruger generelt kemisk dampaflejring, og aflejringstemperaturen er omkring 1000 grader. Coated højhastighedsstålværktøj bruger generelt fysisk dampaflejring, og aflejringstemperaturen er omkring 500 grader;
I henhold til de forskellige substratmaterialer af coatede værktøjer kan coatede værktøjer opdeles i hårdmetalcoatede værktøjer, højhastighedsstålcoatede værktøjer og coatede værktøjer på keramik og superhårde materialer (diamant og kubisk bornitrid).
I henhold til beskaffenheden af belægningsmaterialet kan belagte værktøjer opdeles i to kategorier, nemlig "hårde" belagte værktøjer og 'bløde' belagte værktøjer. De vigtigste mål for "hårdt" coatede værktøjer er høj hårdhed og slidstyrke. Dets vigtigste fordele er høj hårdhed og god slidstyrke, typisk TiC- og TiN-belægninger. Målet med "bløde" belægningsværktøjer er en lav friktionskoefficient, også kendt som selvsmørende værktøjer, og dens friktion med emnematerialet. Koefficienten er meget lav, kun omkring 0.1, hvilket kan reducere limning, reducere friktion, reducere skærekraft og skæretemperatur.
For nylig udviklet et nano-coating (Nanoeoating) værktøj. Dette belagte værktøj kan bruge forskellige kombinationer af forskellige belægningsmaterialer (såsom metal/metal, metal/keramik, keramik/keramik osv.) for at opfylde forskellige funktions- og ydeevnekrav. En korrekt designet nano-coating kan få værktøjsmaterialet til at have fremragende antifriktions- og anti-slidfunktioner og selvsmørende egenskaber, som er velegnet til højhastigheds-tørskæring.
⑵ Karakteristika for coatede værktøjer
Ydeevneegenskaberne for coatede værktøjer er som følger:
① God mekanisk og skærende ydeevne: Belagte værktøjer kombinerer de fremragende egenskaber af basismaterialet og belægningsmaterialet, hvilket ikke kun opretholder den gode sejhed og høje styrke af basen
Kombinationen af avanceret forarbejdningsudstyr og højtydende CNC skæreværktøjer kan give fuld spild til dens behørige ydeevne og opnå gode økonomiske fordele. Med den hurtige udvikling af skæreværktøjsmaterialer har forskellige nye skæreværktøjsmaterialer forbedret deres fysiske, mekaniske egenskaber og skæreydelse betydeligt, og deres anvendelsesområde er også fortsat med at udvide.
billede
1. Værktøjsmaterialer skal have grundlæggende egenskaber
det
Valget af værktøjsmateriale har stor indflydelse på værktøjets levetid, forarbejdningseffektivitet, forarbejdningskvalitet og forarbejdningsomkostninger. Når værktøjet skærer, skal det tåle virkningerne af højt tryk, høj temperatur, friktion, stød og vibrationer. Derfor skal værktøjsmaterialet have følgende grundlæggende egenskaber:
(1) Hårdhed og slidstyrke. Værktøjsmaterialets hårdhed skal være højere end emnematerialets hårdhed, generelt over 60HRC. Jo hårdere værktøjsmaterialet er, jo bedre slidstyrke.
(2) Styrke og sejhed. Værktøjsmaterialer skal have høj styrke og sejhed for at modstå skærekræfter, stød og vibrationer og forhindre skøre brud og afslag på værktøj.
(3) Varmemodstand. Værktøjsmaterialets varmebestandighed er bedre, det kan modstå høj skæretemperatur, og det har god oxidationsmodstand.
(4) Proces ydeevne og økonomi. Værktøjsmaterialer skal have god smedningsydelse, varmebehandlingsydelse, svejseydelse, slibeydelse osv., og bør forfølge et højt ydelse-prisforhold.
2. Typer, egenskaber, karakteristika og anvendelser af værktøjsmaterialer
1. Typer, egenskaber og karakteristika af diamantværktøjsmaterialer og værktøjsanvendelser
Diamant er en allotrop af kulstof, og det er det hårdeste materiale, der findes i naturen. Diamantværktøjer har høj hårdhed, høj slidstyrke og høj varmeledningsevne og er meget udbredt til forarbejdning af ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. Især i højhastighedsskæring af aluminium og silicium-aluminiumslegeringer er diamantværktøjer hovedtyperne af skærende værktøjer, der er svære at erstatte. Diamantværktøjer, der kan opnå høj effektivitet, høj stabilitet og bearbejdning med lang levetid, er uundværlige og vigtige værktøjer i moderne CNC-bearbejdning.
billede
⑴ Typer af diamantværktøjer
① Naturlig diamantværktøj: Naturlig diamant er blevet brugt som skæreværktøj i hundreder af år. Det naturlige enkrystal diamantværktøj er blevet fint slebet, og skæret kan slibes ekstremt skarpt. Skærekantsradius kan nå 0.002μm, hvilket kan realisere ultratynd skæring og kan Det er et anerkendt, ideelt og uerstatteligt ultra-præcisionsbearbejdningsværktøj til bearbejdning af ekstrem høj præcision af emnet og ekstremt lav overfladeruhed.
② PCD diamantværktøj: Naturlig diamant er dyrt, og polykrystallinsk diamant (PCD) er meget udbredt til skæring. Siden begyndelsen af 1970'erne blev polykrystallinsk diamant (Polycrystauine diamant, forkortet PCD) udviklet. Efter succes er naturlige diamantværktøjer blevet erstattet af kunstig polykrystallinsk diamant i mange lejligheder. PCD-råmaterialer er rige på kilder, og prisen er kun et par tiendedele til en tiendedel af naturlige diamanter.
PCD-værktøjer kan ikke slibe ekstremt skarpe kanter, og overfladekvaliteten af de behandlede emner er ikke så god som naturlig diamant. Det er ikke praktisk at fremstille PCD-skær med spånbrydere i industrien. Derfor kan PCD kun bruges til finskæring af ikke-jernholdige metaller og ikke-metaller, og det er svært at opnå ultrapræcision spejlskæring.
③ CVD diamantværktøjer: Fra slutningen af 1970'erne til begyndelsen af 1980'erne dukkede CVD diamantteknologi op i Japan. CVD-diamant refererer til syntesen af diamantfilm på heterogene substrater (såsom cementeret carbid, keramik osv.) ved kemisk dampaflejring (CVD). CVD diamant har nøjagtig samme struktur og egenskaber som naturlig diamant.
Ydeevnen af CVD-diamant er meget tæt på naturlig diamant, og den har fordelene ved naturlig enkeltkrystal-diamant og polykrystallinsk diamant (PCD) og overvinder deres mangler til en vis grad.
⑵ Præstationskarakteristika for diamantværktøjer
① Ekstremt høj hårdhed og slidstyrke: Naturlig diamant er det hårdeste stof, der findes i naturen. Diamant har ekstrem høj slidstyrke. Ved bearbejdning af materialer med høj hårdhed er levetiden for diamantværktøjer 10 til 100 gange højere end for hårdmetalværktøjer, eller endda hundredvis af gange.
② Den har en meget lav friktionskoefficient: friktionskoefficienten mellem diamant og nogle ikke-jernholdige metaller er lavere end andre skærende værktøjer, friktionskoefficienten er lav, deformationen under forarbejdning er lille, og skærekraften kan blive reduceret.
③ Skærkanten er meget skarp: Skærkanten på diamantværktøj kan slibes, og det naturlige enkeltkrystal diamantværktøj kan være så højt som 0.002-0.008μm, som kan bruges til ultra - tynd skæring og ultra-præcisionsbearbejdning.
④ Har høj termisk ledningsevne: Diamant har høj termisk ledningsevne og termisk diffusivitet, skærevarme spredes let, og temperaturen på den skærende del af værktøjet er lav.
⑤ Lav termisk udvidelseskoefficient: Den termiske udvidelseskoefficient for diamant er flere gange mindre end den for cementeret hårdmetal, og ændringen i værktøjsstørrelse forårsaget af skærevarme er meget lille, hvilket er særligt vigtigt for præcision og ultra-præcisionsbearbejdning, der kræver høj dimensionel nøjagtighed.
⑶ Anvendelse af diamantværktøj
Diamantværktøjer bruges mest til finskæring og boring af ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer ved høj hastighed. Det er velegnet til behandling af forskellige slidbestandige ikke-metaller, såsom FRP-pulvermetallurgiemner, keramiske materialer osv.; forskellige slidbestandige ikke-jernholdige metaller, såsom forskellige silicium-aluminiumlegeringer; en række ikke-jernholdige metal efterbehandling behandling.
Ulempen ved diamantværktøj er, at de har dårlig termisk stabilitet. Når skæretemperaturen overstiger 700 grader til 800 grader, vil den helt miste sin hårdhed; desuden er den ikke egnet til skæring af jernholdige metaller, fordi diamant (kulstof) er nem at binde med jern ved høje temperaturer. Atomvirkningen omdanner kulstofatomerne til en grafitstruktur, og værktøjet beskadiges let.
2. Typer, egenskaber og karakteristika af værktøjsmaterialer til kubisk bornitrid og værktøjsapplikationer
Kubisk bornitrid (CBN), det andet superhårde materiale syntetiseret ved en metode svarende til diamant, er kun næst efter diamant med hensyn til hårdhed og termisk ledningsevne. Den har fremragende termisk stabilitet og kan opvarmes til 10,000 grader i atmosfæren. Oxidation forekommer ikke. CBN har ekstremt stabile kemiske egenskaber for jernholdige metaller og kan i vid udstrækning anvendes til forarbejdning af stålprodukter.
billede
⑴ Typer af skærende værktøjer til kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) er et stof, der ikke findes i naturen. Det kan opdeles i enkeltkrystal og polykrystallinsk, det vil sige CBN enkeltkrystal og polykrystallinsk kubisk bornitrid (polykrystallinsk kubisk bornnitrid, benævnt PCBN). CBN er en af isomererne af bornitrid (BN), og dens struktur ligner diamantens.
PCBN (polykrystallinsk kubisk bornitrid) er et polykrystallinsk materiale, der sintrer fine CBN-materialer gennem en bindingsfase (TiC, TiN, Al, Ti osv.) under høj temperatur og højt tryk. Diamantværktøjsmateriale, det og diamant kaldes samlet superhårdt værktøjsmateriale. PCBN bruges hovedsageligt til fremstilling af knive eller andre værktøjer.
PCBN værktøjer kan opdeles i integrerede PCBN skær og PCBN komposit skær sintret med hårdmetal.
PCBN-kompositskær fremstilles ved at sintre et lag PCBN med en tykkelse på {{0}},5 til 1,0 mm på et hårdmetal med god styrke og sejhed. Dens ydeevne har både god sejhed og høj hårdhed og slidstyrke. Problemerne med lav bøjningsstyrke og svejsevanskeligheder ved CBN-skær er løst.
⑵ Hovedegenskaber og karakteristika ved kubisk bornitrid
Selvom hårdheden af kubisk bornitrid er lidt ringere end diamant, er den meget højere end andre materialer med høj hårdhed. Den enestående fordel ved CBN er, at dens termiske stabilitet er meget højere end diamantens, som kan nå over 1200 grader (700-800 grad for diamant). reaktion. De vigtigste ydelsesegenskaber for kubisk bornitrid er som følger.
① Høj hårdhed og slidstyrke: Krystalstrukturen af CBN svarer til diamantens og har lignende hårdhed og styrke som diamant. PCBN er især velegnet til bearbejdning af højhårdhedsmaterialer, der kun kunne slibes før, og kan opnå bedre overfladekvalitet på emner.
② Høj termisk stabilitet: CBN's varmebestandighed kan nå 1400-1500 grad, hvilket er næsten 1 gange højere end diamants (700-800 grad). PCBN-værktøjer kan skære højtemperaturlegeringer og hærdet stål med en hastighed, der er 3 til 5 gange højere end hastigheden for hårdmetalværktøjer.
③Fremragende kemisk stabilitet: Det har ikke kemisk interaktion med jernbaserede materialer ved 1200-1300 grad, og det vil ikke slides så skarpt som diamant, og det kan stadig bevare hårdheden af hårdmetal på dette tidspunkt; PCBN-værktøjer er velegnede til skæring af hærdede ståldele og kølet støbejern, kan i vid udstrækning bruges til højhastighedsskæring af støbejern.
④ God termisk ledningsevne: Selvom CBN's termiske ledningsevne ikke er så god som diamantens, er den termiske ledningsevne af PCBN kun næst efter diamant blandt forskellige værktøjsmaterialer og er meget højere end højhastighedsstål og cementeret carbid.
⑤ Lav friktionskoefficient: En lav friktionskoefficient kan reducere skærekraften under skæring, reducere skæretemperaturen og forbedre kvaliteten af den bearbejdede overflade.
⑶ Anvendelse af værktøj til kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid er velegnet til efterbehandling af forskellige materialer, der er svære at skære, såsom hærdet stål, hårdt støbejern, højtemperaturlegering, hård legering og overfladesprøjtematerialer. Bearbejdningsnøjagtigheden kan nå IT5 (hullet er IT6), og overfladeruheden kan være så lille som Ra1.25-0.20μm.
Kubisk bornitridværktøjsmateriale har dårlig sejhed og bøjningsstyrke. Derfor er drejeværktøjer med kubisk bornitrid ikke egnet til grovbearbejdning med lav hastighed og høj slagbelastning; I tilfælde af metal vil der opstå kraftig opbygget kant, hvilket vil forringe den bearbejdede overflade.
3. Typer, egenskaber og karakteristika af keramiske værktøjsmaterialer og værktøjsanvendelser
Keramiske skæreværktøjer har karakteristika af høj hårdhed, god slidstyrke, fremragende varmebestandighed og kemisk stabilitet og er ikke lette at binde med metal. Keramiske skæreværktøjer indtager en meget vigtig position i CNC-bearbejdning. Keramiske skæreværktøjer er blevet et af de vigtigste skæreværktøjer til højhastighedsskæring og bearbejdning af vanskelige at bearbejde materialer. Keramiske skæreværktøjer er meget udbredt til højhastighedsskæring, tørskæring, hård skæring og skæring af svært bearbejdelige materialer. Keramiske knive kan effektivt behandle højhårde materialer, som traditionelle knive slet ikke kan behandle, og realiserer "at erstatte slibning med en bil"; den optimale skærehastighed for keramiske knive kan være 2 til 10 gange højere end for hårdmetalknive, hvilket i høj grad forbedrer produktionseffektiviteten ved skærebearbejdning. Det vigtigste råmateriale, der bruges i keramiske værktøjsmaterialer, er det mest udbredte element i jordskorpen. Derfor er populariseringen og anvendelsen af keramiske værktøjer af stor betydning for at forbedre produktiviteten, reducere forarbejdningsomkostningerne og spare strategiske ædelmetaller og vil også i høj grad fremme udviklingen af skæreteknologi. fremskridt.
billede
⑴ Typer af keramiske værktøjsmaterialer
Typerne af keramiske værktøjsmaterialer kan generelt opdeles i tre kategorier: alumina-baseret keramik, siliciumnitrid-baseret keramik og komposit siliciumnitrid-aluminiumoxid-baseret keramik. Blandt dem er aluminiumoxidbaserede og siliciumnitridbaserede keramiske værktøjsmaterialer de mest udbredte. Ydeevnen af siliciumnitrid-baseret keramik er overlegen i forhold til alumina-baseret keramik.
⑵ Ydeevne og egenskaber for keramiske skæreværktøjer
Ydeevneegenskaberne for keramiske skæreværktøjer er som følger:
① Høj hårdhed og god slidstyrke: Selvom hårdheden af keramiske værktøjer ikke er så høj som for PCD og PCBN, er den meget højere end hårdmetal- og højhastighedsstålværktøjer og når 93-95HRA. Keramiske værktøjer kan bearbejde materialer med høj hårdhed, som er svære at bearbejde med traditionelle værktøjer, og er velegnede til højhastighedsskæring og hård skæring.
② Høj temperaturbestandighed og god varmebestandighed: Keramiske værktøjer kan stadig skære ved høje temperaturer over 1200 grader. Keramiske knive har gode højtemperaturmekaniske egenskaber, og oxidationsbestandigheden af A12O3 keramiske knive er særlig god. Selvom skæret er i en rødglødende tilstand, kan den bruges kontinuerligt. Derfor kan keramiske værktøjer opnå tørskæring, hvilket kan spare skærevæske.
③ God kemisk stabilitet: Keramiske skæreværktøjer er ikke nemme at binde med metal, og de er korrosionsbestandige og kemisk stabile, hvilket kan reducere limningsslid på skæreværktøjer.
④ Lav friktionskoefficient: Affiniteten mellem keramiske skæreværktøjer og metal er lille, og friktionskoefficienten er lav, hvilket kan reducere skærekraften og skæretemperaturen.
⑶ Anvendelse af keramiske knive
Keramik er et af de værktøjsmaterialer, der hovedsageligt anvendes til højhastighedsefterbehandling og semi-finish. Keramiske skæreværktøjer er velegnede til skæring af alle slags støbejern (grå støbejern, duktilt jern, smidbart støbejern, kølet støbejern, højlegeret slidbestandigt støbejern) og stål (kulstofkonstruktionsstål, legeret konstruktionsstål, højstyrkestål , højt manganstål, bratkølet stål osv.), kan også bruges til at skære kobberlegeringer, grafit, ingeniørplast og kompositmaterialer.
Der er problemer med lav bøjningsstyrke og dårlig slagstyrke i ydeevnen af keramiske værktøjsmaterialer, som ikke er egnede til skæring under lav hastighed og slagbelastning.
billede
4. Egenskaber og karakteristika for belagte skæreværktøjsmaterialer og anvendelse af skæreværktøjer
Belægning af værktøjet er en af de vigtige måder at forbedre værktøjets ydeevne på. Fremkomsten af coatede skæreværktøjer har gjort et stort gennembrud i skæreværktøjets skæreydelse. Det coatede værktøj er coatet med et eller flere lag af ildfast forbindelse med god slidstyrke på det hårdere værktøjslegeme, som kombinerer værktøjssubstratet med den hårde belægning, så værktøjets ydeevne er væsentligt forbedret. Belagte skæreværktøjer kan forbedre forarbejdningseffektiviteten, forbedre forarbejdningsnøjagtigheden, forlænge værktøjets levetid og reducere forarbejdningsomkostningerne.
Omkring 80 procent af de skærende værktøjer, der bruges i nye CNC-værktøjsmaskiner, bruger coatede værktøjer. Coated skærende værktøjer vil være den vigtigste værktøjsvariant inden for CNC-bearbejdning i fremtiden.
billede
⑴ Typer af coatede værktøjer
Ifølge forskellige belægningsmetoder kan coatede værktøjer opdeles i kemisk dampaflejring (CVD) coatede værktøjer og fysiske vapor deposition (PVD) coatede værktøjer. Coated carbid-værktøjer bruger generelt kemisk dampaflejring, og aflejringstemperaturen er omkring 1000 grader. Coated højhastighedsstålværktøj bruger generelt fysisk dampaflejring, og aflejringstemperaturen er omkring 500 grader;
I henhold til de forskellige substratmaterialer af coatede værktøjer kan coatede værktøjer opdeles i hårdmetalcoatede værktøjer, højhastighedsstålcoatede værktøjer og coatede værktøjer på keramik og superhårde materialer (diamant og kubisk bornitrid).
I henhold til beskaffenheden af belægningsmaterialet kan belagte værktøjer opdeles i to kategorier, nemlig "hårde" belagte værktøjer og 'bløde' belagte værktøjer. De vigtigste mål for "hårdt" coatede værktøjer er høj hårdhed og slidstyrke. Dets vigtigste fordele er høj hårdhed og god slidstyrke, typisk TiC- og TiN-belægninger. Målet med "bløde" belægningsværktøjer er en lav friktionskoefficient, også kendt som selvsmørende værktøjer, og dens friktion med emnematerialet. Koefficienten er meget lav, kun omkring 0.1, hvilket kan reducere limning, reducere friktion, reducere skærekraft og skæretemperatur.
For nylig udviklet et nano-coating (Nanoeoating) værktøj. Dette belagte værktøj kan bruge forskellige kombinationer af forskellige belægningsmaterialer (såsom metal/metal, metal/keramik, keramik/keramik osv.) for at opfylde forskellige funktions- og ydeevnekrav. En korrekt designet nano-coating kan få værktøjsmaterialet til at have fremragende antifriktions- og anti-slidfunktioner og selvsmørende egenskaber, som er velegnet til højhastigheds-tørskæring.
⑵ Karakteristika for coatede værktøjer
Ydeevneegenskaberne for coatede værktøjer er som følger:
① God mekanisk og skærende ydeevne: Belagte værktøjer kombinerer de fremragende egenskaber af basismaterialet og belægningsmaterialet, hvilket ikke kun opretholder den gode sejhed og høje styrke af basen
