Kombinacija napredne opreme za obradu i CNC alata za rezanje visokih performansi može dati punu ulogu svojim odgovarajućim performansama i postići dobre ekonomske koristi. S brzim razvojem materijala za rezne alate, različiti novi materijali za rezne alate su uvelike poboljšali svoja fizička, mehanička svojstva i performanse rezanja, a njihov raspon primjene se također nastavio širiti.
slika
1. Materijali alata trebaju imati osnovna svojstva
the
Izbor materijala alata ima veliki utjecaj na vijek trajanja alata, efikasnost obrade, kvalitet obrade i cijenu obrade. Kada alat seče, on mora da podnese uticaj visokog pritiska, visoke temperature, trenja, udara i vibracija. Stoga materijal alata treba imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na habanje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala radnog komada, općenito iznad 60HRC. Što je materijal alata tvrđi, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Snaga i žilavost. Materijali za alat treba da imaju visoku čvrstoću i žilavost da izdrže silu rezanja, udare i vibracije i da spriječe krhko lomljenje i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplotu. Otpornost na toplinu materijala alata je bolja, može izdržati visoku temperaturu rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse procesa i ekonomičnost. Materijali za alat treba da imaju dobre performanse kovanja, performanse termičke obrade, performanse zavarivanja, performanse brušenja, itd., i treba da imaju visok odnos performansi i cene.
2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Vrste, svojstva i karakteristike dijamantskih alatnih materijala i primjena alata
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal koji se nalazi u prirodi. Dijamantski alati imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplotnu provodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih metala i nemetalnih materijala. Posebno u brzom rezanju aluminijuma i silicijum-aluminijumskih legura, dijamantski alati su glavne vrste reznih alata koje je teško zameniti. Dijamantski alati koji mogu postići visoku efikasnost, visoku stabilnost i dugotrajnu obradu su nezamjenjivi i važni alati u modernoj CNC obradi.
slika
⑴ Vrste dijamantskih alata
① Prirodni dijamantski alat: Prirodni dijamant se koristi kao alat za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantski alat je fino brušen, a rezna ivica se može brusiti izuzetno oštro. Radijus rezne ivice može doseći 0.002μm, što može ostvariti ultra-tanko sečenje i može. To je priznati, idealan i nezamjenjiv ultra-precizan alat za obradu izuzetno visoke preciznosti radnog predmeta i izuzetno niske hrapavosti površine.
② PCD dijamantski alat: Prirodni dijamant je skup, a polikristalni dijamant (PCD) se široko koristi u rezanju. Od ranih 1970-ih godina razvijen je polikristalni dijamant (skraćeno Polycrystauine dijamant, PCD) Nakon uspjeha, alati od prirodnog dijamanta su u mnogim prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. PCD sirovine su bogate izvorima, a njihova cijena je samo nekoliko desetina do jedne desetine prirodnih dijamanata.
PCD alati ne mogu brusiti izuzetno oštre ivice, a kvalitet površine obrađenih radnih komada nije tako dobar kao kod prirodnog dijamanta. U industriji nije zgodno proizvoditi PCD umetke sa lomačima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za fino rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultra-precizno rezanje ogledala.
③ CVD dijamantski alati: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantska tehnologija se pojavila u Japanu. CVD dijamant se odnosi na sintezu dijamantskog filma na heterogenim podlogama (kao što su cementni karbid, keramika, itd.) hemijskim taloženjem iz pare (CVD). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant.
Performanse CVD dijamanta su vrlo bliske onima prirodnog dijamanta, a ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri prevazilazi njihove nedostatke.
⑵ Karakteristike performansi dijamantskih alata
① Izuzetno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: Prirodni dijamant je najtvrđa supstanca koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Prilikom obrade materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantskih alata je 10 do 100 puta veći od onih od cementnog karbida, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala je niži od onog kod drugih reznih alata, koeficijent trenja je nizak, deformacija tokom obrade je mala, a sila rezanja može biti smanjen.
③ Rezna ivica je veoma oštra: rezna ivica dijamantskih alata se može naoštriti, a prirodni monokristalni dijamantski alat može biti visok do 0.002-0.008μm, koji se može koristiti za ultra -tanko sečenje i ultra precizna obrada.
④ Ima visoku toplotnu provodljivost: dijamant ima visoku toplotnu provodljivost i toplotnu difuziju, toplota rezanja se lako raspršuje, a temperatura reznog dela alata je niska.
⑤ Nizak koeficijent termičke ekspanzije: koeficijent termičkog širenja dijamanta je nekoliko puta manji od onog kod cementiranog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je posebno važno za preciznu i ultra preciznu mašinsku obradu koja zahtijeva visoke tačnost dimenzija.
⑶ Primjena dijamantskih alata
Dijamantski 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 FRP metalurški blankovi, keramički materijali, itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicija i aluminija; razne završne obrade obojenih metala.
Nedostatak dijamantskih alata je loša termička stabilnost. Kada temperatura rezanja pređe 700 do 800 stepeni, potpuno će izgubiti svoju tvrdoću; osim toga, nije pogodan za rezanje crnih metala, jer se dijamant (ugljik) lako spaja sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara atome ugljika u grafitnu strukturu, a alat se lako ošteti.
2. Vrste, svojstva i karakteristike alatnih materijala kubnog bor nitrida i primjena alata
Kubni bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran metodom sličnom dijamantu, po tvrdoći i toplotnoj provodljivosti je drugi nakon dijamanta. Ima odličnu termičku stabilnost i može se zagrijati do 10,000 stepeni u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna hemijska svojstva za crne metale i može se široko koristiti u preradi čeličnih proizvoda.
slika
⑴ Vrste reznih alata sa kubnim bor nitridom
Kubni bor nitrid (CBN) je supstanca koja ne postoji u prirodi. Može se podijeliti na monokristalni i polikristalni, odnosno CBN monokristalni i polikristalni kubni borov nitrid (Polycrystalline cubic bornnitride, koji se naziva PCBN). CBN je jedan od izomera bor nitrida (BN), a njegova struktura je slična dijamantu.
PCBN (polikristalni kubni bor nitrid) je polikristalni materijal koji sinteruje fine CBN materijale kroz fazu vezivanja (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i visokim pritiskom. Materijal dijamantskog alata, on i dijamant koji se zajedno nazivaju supertvrdim alatnim materijalom. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN alati se mogu podijeliti na integralne PCBN umetke i PCBN kompozitne umetke sinterirane cementiranim karbidom.
PCBN kompozitni umetci se izrađuju sinterovanjem sloja PCBN-a debljine {{0}}.5 do 1.0mm na cementiranom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegove performanse imaju i dobru žilavost i visoku tvrdoću i otpornost na habanje. Riješeni su problemi niske čvrstoće na savijanje i teškoće zavarivanja CBN umetaka.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubnog bor nitrida malo inferiorna od dijamanta, mnogo je veća od drugih materijala visoke tvrdoće. Izuzetna prednost CBN-a je da je njegova termička stabilnost mnogo veća od one kod dijamanta, koji može doseći i iznad 1200 stepeni (700-800 stepen za dijamant). reakcija. Glavne karakteristike performansi kubnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: Kristalna struktura CBN-a je slična onoj kod dijamanta, i ima sličnu tvrdoću i snagu kao i dijamant. PCBN je posebno pogodan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti i može postići bolji kvalitet površine radnih komada.
② Visoka termička stabilnost: Otpornost na toplotu CBN-a može dostići 1400-1500 stepen, što je skoro 1 puta veće od otpornosti dijamanta (700-800 stepen). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i kaljene čelike brzinom 3 do 5 puta većom nego kod alata od cementnog karbida.
③Odlična hemijska stabilnost: Nema hemijsku interakciju sa materijalima na bazi gvožđa na 1200-1300 stepenu, i neće se istrošiti kao dijamant, i još uvek može da zadrži tvrdoću cementnog karbida u ovom trenutku; PCBN alati su pogodni za rezanje kaljenih čeličnih delova i rashlađenog livenog gvožđa, mogu se široko koristiti u brzom rezanju livenog gvožđa.
④ Dobra toplotna provodljivost: Iako toplotna provodljivost CBN-a nije tako dobra kao dijamanta, toplotna provodljivost PCBN-a je druga posle dijamanta među raznim materijalima za alat, i mnogo je veća od toplotne provodljivosti brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Nizak koeficijent trenja: Nizak koeficijent trenja može smanjiti silu rezanja tokom rezanja, smanjiti temperaturu rezanja i poboljšati kvalitetu obrađene površine.
⑶ Primjena alata sa kubnim bor nitridom
Kubični bor nitrid je pogodan za završnu obradu različitih teško rezanih materijala kao što su kaljeni čelik, tvrdo liveno gvožđe, legure na visokim temperaturama, tvrde legure i materijali za površinsko prskanje. Preciznost obrade može doseći IT5 (otvor je IT6), a hrapavost površine može biti i do Ra1.25-0.20μm.
Materijal alata od kubnog bor nitrida ima slabu žilavost i čvrstoću na savijanje. Stoga, kubni alati za struganje bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu s malom brzinom i velikim udarnim opterećenjem; U slučaju metala će se pojaviti jaka nagomilana ivica, koja će oštetiti obrađenu površinu.
3. Vrste, svojstva i karakteristike keramičkih alatnih materijala i primjena alata
Keramički rezni alati imaju karakteristike visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, odlične otpornosti na toplinu i kemijske stabilnosti, te se ne spajaju lako s metalom. Keramički rezni alati zauzimaju veoma važnu poziciju u CNC obradi. Keramički rezni alati postali su jedan od glavnih reznih alata za brzo rezanje i obradu materijala koji se teško obrađuju. Keramički alati za rezanje se široko koriste u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički noževi mogu efikasno obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni noževi uopšte ne mogu da obrađuju, i realizuju "zamenu brušenja automobilom"; optimalna brzina rezanja keramičkih noževa može biti 2 do 10 puta veća nego kod noževa od cementiranog karbida, čime se značajno poboljšava proizvodna efikasnost obrade rezanja. Glavna sirovina koja se koristi u keramičkim alatnim materijalima je najzastupljeniji element u zemljinoj kori. Stoga je popularizacija i primjena keramičkih alata od velikog značaja za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a uvelike će promovirati i razvoj tehnologije rezanja. napredak.
slika
⑴ Vrste keramičkih alatnih materijala
Tipovi keramičkih alatnih materijala generalno se mogu podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi glinice, keramika na bazi silicijum nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijum nitrida i glinice. Među njima se najviše koriste keramički alatni materijali na bazi glinice i silicijum nitrida. Performanse keramike na bazi silicijum nitrida su superiorne u odnosu na keramiku na bazi glinice.
⑵ Performanse i karakteristike keramičkih reznih alata
Karakteristike performansi alata za rezanje keramike su sljedeće:
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata nije tako visoka kao kod PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće alata od cementnog karbida i brzoreznog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima, a pogodni su za brzo i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplotu: Keramički alati i dalje mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200 stepeni. Keramički noževi imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama, a otpornost na oksidaciju keramičkih noževa A12O3 je posebno dobra. Čak i ako je rezna ivica u usijanom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga, keramički alati mogu postići suho sečenje, što može uštedjeti tekućinu za rezanje.
③ Dobra hemijska stabilnost: keramičke alate za rezanje nije lako spojiti sa metalom, otporni su na koroziju i hemijski stabilni, što može smanjiti habanje alata za rezanje vezivanja.
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 su pogodni za rezanje svih vrsta livenog gvožđa (sivi liv, nodularno gvožđe, kovano gvožđe, rashlađeno liveno gvožđe, visoko legirano liveno gvožđe otporno na habanje) i čelika (ugljenični konstrukcioni čelik, legirani konstrukcioni 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 performansama keramičkih alatnih materijala, koji nisu pogodni za rezanje pri maloj brzini i udarnom opterećenju.
slika
4. Svojstva i karakteristike presvučenih materijala reznog alata i primjena reznih alata
Premazivanje alata jedan je od važnih načina za poboljšanje performansi alata. Pojava obloženih reznih alata napravila je veliki napredak u performansama rezanja reznih alata. Obloženi alat je premazan jednim ili više slojeva vatrostalne mase sa dobrom otpornošću na habanje na čvršćem tijelu alata, koji kombinuje podlogu alata sa tvrdim premazom, tako da su performanse alata znatno poboljšane. Obloženi rezni alati mogu poboljšati efikasnost obrade, poboljšati tačnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80 posto alata za sečenje koji se koriste u novim CNC alatnim mašinama koristi alate sa premazom. Obloženi rezni alati će u budućnosti biti najvažnija sorta alata u oblasti CNC obrade.
slika
⑴ Vrste obloženih alata
Prema različitim metodama premaza, obloženi alati se mogu podijeliti na alate presvučene kemijskim taloženjem (CVD) i alate s fizičkim taloženjem parom (PVD). Obloženi karbidni alati uglavnom koriste hemijsko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 1000 stepeni. Obloženi alati od brzoreznog čelika uglavnom koriste fizičko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 500 stepeni;
Prema različitim materijalima podloge obloženih alata, obloženi alati se mogu podijeliti na alate presvučene karbidom, alate obložene brzoreznim čelikom i obložene alate na keramici i supertvrdim materijalima (dijamant i kubni bor nitrid).
Prema prirodi materijala za premazivanje, obloženi alati se mogu podijeliti u dvije kategorije, i to "tvrdo" obloženi alati i "meki" obloženi alati. Glavni ciljevi kojima se teži "tvrdo" obloženim alatima su visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Njegove glavne prednosti su visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje, tipično TiC i TiN premazi. Cilj koji imaju "meki" alati za premazivanje je nizak koeficijent trenja, poznat i kao samopodmazujući alat, i njegovo trenje sa materijalom radnog predmeta. Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0.1, što može smanjiti vezivanje, smanjenje trenja, smanjenje sile rezanja i temperature rezanja.
Nedavno je razvijen alat za nano-premazivanje (Nanoeoating). Ovaj obloženi alat može koristiti različite kombinacije različitih materijala za premazivanje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi zadovoljio različite funkcionalne zahtjeve i zahtjeve performansi. Pravilno dizajniran nano-premaz može učiniti da materijal alata ima odlične funkcije protiv trenja i habanja i svojstva samopodmazivanja, što je pogodno za suvo rezanje velikom brzinom.
⑵ Karakteristike obloženih alata
Karakteristike performansi obloženih alata su sljedeće:
① Dobre mehaničke i rezne performanse: Obloženi alati kombinuju izvrsna svojstva osnovnog materijala i materijala za oblaganje, koji ne samo da održava dobru žilavost i visoku čvrstoću baze
Kombinacija napredne opreme za obradu i CNC alata za rezanje visokih performansi može dati punu ulogu svojim odgovarajućim performansama i postići dobre ekonomske koristi. S brzim razvojem materijala za rezne alate, različiti novi materijali za rezne alate su uvelike poboljšali svoja fizička, mehanička svojstva i performanse rezanja, a njihov raspon primjene se također nastavio širiti.
slika
1. Materijali alata trebaju imati osnovna svojstva
the
Izbor materijala alata ima veliki utjecaj na vijek trajanja alata, efikasnost obrade, kvalitet obrade i cijenu obrade. Kada alat seče, on mora da podnese uticaj visokog pritiska, visoke temperature, trenja, udara i vibracija. Stoga materijal alata treba imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na habanje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala radnog komada, općenito iznad 60HRC. Što je materijal alata tvrđi, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Snaga i žilavost. Materijali za alat treba da imaju visoku čvrstoću i žilavost da izdrže silu rezanja, udare i vibracije i da spriječe krhko lomljenje i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplotu. Otpornost na toplinu materijala alata je bolja, može izdržati visoku temperaturu rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse procesa i ekonomičnost. Materijali za alat treba da imaju dobre performanse kovanja, performanse termičke obrade, performanse zavarivanja, performanse brušenja, itd., i treba da imaju visok odnos performansi i cene.
2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Vrste, svojstva i karakteristike dijamantskih alatnih materijala i primjena alata
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal koji se nalazi u prirodi. Dijamantski alati imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplotnu provodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih metala i nemetalnih materijala. Posebno u brzom rezanju aluminijuma i silicijum-aluminijumskih legura, dijamantski alati su glavne vrste reznih alata koje je teško zameniti. Dijamantski alati koji mogu postići visoku efikasnost, visoku stabilnost i dugotrajnu obradu su nezamjenjivi i važni alati u modernoj CNC obradi.
slika
⑴ Vrste dijamantskih alata
① Prirodni dijamantski alat: Prirodni dijamant se koristi kao alat za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantski alat je fino brušen, a rezna ivica se može brusiti izuzetno oštro. Radijus rezne ivice može doseći 0.002μm, što može ostvariti ultra-tanko sečenje i može. To je priznati, idealan i nezamjenjiv ultra-precizan alat za obradu izuzetno visoke preciznosti radnog predmeta i izuzetno niske hrapavosti površine.
② PCD dijamantski alat: Prirodni dijamant je skup, a polikristalni dijamant (PCD) se široko koristi u rezanju. Od ranih 1970-ih godina razvijen je polikristalni dijamant (skraćeno Polycrystauine dijamant, PCD) Nakon uspjeha, alati od prirodnog dijamanta su u mnogim prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. PCD sirovine su bogate izvorima, a njihova cijena je samo nekoliko desetina do jedne desetine prirodnih dijamanata.
PCD alati ne mogu brusiti izuzetno oštre ivice, a kvalitet površine obrađenih radnih komada nije tako dobar kao kod prirodnog dijamanta. U industriji nije zgodno proizvoditi PCD umetke sa lomačima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za fino rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultra-precizno rezanje ogledala.
③ CVD dijamantski alati: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantska tehnologija se pojavila u Japanu. CVD dijamant se odnosi na sintezu dijamantskog filma na heterogenim podlogama (kao što su cementni karbid, keramika, itd.) hemijskim taloženjem iz pare (CVD). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant.
Performanse CVD dijamanta su vrlo bliske onima prirodnog dijamanta, a ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri prevazilazi njihove nedostatke.
⑵ Karakteristike performansi dijamantskih alata
① Izuzetno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: Prirodni dijamant je najtvrđa supstanca koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Prilikom obrade materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantskih alata je 10 do 100 puta veći od onih od cementnog karbida, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala je niži od onog kod drugih reznih alata, koeficijent trenja je nizak, deformacija tokom obrade je mala, a sila rezanja može biti smanjen.
③ Rezna ivica je veoma oštra: rezna ivica dijamantskih alata se može naoštriti, a prirodni monokristalni dijamantski alat može biti visok do 0.002-0.008μm, koji se može koristiti za ultra -tanko sečenje i ultra precizna obrada.
④ Ima visoku toplotnu provodljivost: dijamant ima visoku toplotnu provodljivost i toplotnu difuziju, toplota rezanja se lako raspršuje, a temperatura reznog dela alata je niska.
⑤ Nizak koeficijent termičke ekspanzije: koeficijent termičkog širenja dijamanta je nekoliko puta manji od onog kod cementiranog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je posebno važno za preciznu i ultra preciznu mašinsku obradu koja zahtijeva visoke tačnost dimenzija.
⑶ Primjena dijamantskih alata
Dijamantski 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 FRP metalurški blankovi, keramički materijali, itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicija i aluminija; razne završne obrade obojenih metala.
Nedostatak dijamantskih alata je loša termička stabilnost. Kada temperatura rezanja pređe 700 do 800 stepeni, potpuno će izgubiti svoju tvrdoću; osim toga, nije pogodan za rezanje crnih metala, jer se dijamant (ugljik) lako spaja sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara atome ugljika u grafitnu strukturu, a alat se lako ošteti.
2. Vrste, svojstva i karakteristike alatnih materijala kubnog bor nitrida i primjena alata
Kubni bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran metodom sličnom dijamantu, po tvrdoći i toplotnoj provodljivosti je drugi nakon dijamanta. Ima odličnu termičku stabilnost i može se zagrijati do 10,000 stepeni u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna hemijska svojstva za crne metale i može se široko koristiti u preradi čeličnih proizvoda.
slika
⑴ Vrste reznih alata sa kubnim bor nitridom
Kubni bor nitrid (CBN) je supstanca koja ne postoji u prirodi. Može se podijeliti na monokristalni i polikristalni, odnosno CBN monokristalni i polikristalni kubni borov nitrid (Polycrystalline cubic bornnitride, koji se naziva PCBN). CBN je jedan od izomera bor nitrida (BN), a njegova struktura je slična dijamantu.
PCBN (polikristalni kubni bor nitrid) je polikristalni materijal koji sinteruje fine CBN materijale kroz fazu vezivanja (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i visokim pritiskom. Materijal dijamantskog alata, on i dijamant koji se zajedno nazivaju supertvrdim alatnim materijalom. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN alati se mogu podijeliti na integralne PCBN umetke i PCBN kompozitne umetke sinterirane cementiranim karbidom.
PCBN kompozitni umetci se izrađuju sinterovanjem sloja PCBN-a debljine {{0}}.5 do 1.0mm na cementiranom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegove performanse imaju i dobru žilavost i visoku tvrdoću i otpornost na habanje. Riješeni su problemi niske čvrstoće na savijanje i teškoće zavarivanja CBN umetaka.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubnog bor nitrida malo inferiorna od dijamanta, mnogo je veća od drugih materijala visoke tvrdoće. Izuzetna prednost CBN-a je da je njegova termička stabilnost mnogo veća od one kod dijamanta, koji može doseći i iznad 1200 stepeni (700-800 stepen za dijamant). reakcija. Glavne karakteristike performansi kubnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: Kristalna struktura CBN-a je slična onoj kod dijamanta, i ima sličnu tvrdoću i snagu kao i dijamant. PCBN je posebno pogodan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti i može postići bolji kvalitet površine radnih komada.
② Visoka termička stabilnost: Otpornost na toplotu CBN-a može dostići 1400-1500 stepen, što je skoro 1 puta veće od otpornosti dijamanta (700-800 stepen). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i kaljene čelike brzinom 3 do 5 puta većom nego kod alata od cementnog karbida.
③Odlična hemijska stabilnost: Nema hemijsku interakciju sa materijalima na bazi gvožđa na 1200-1300 stepenu, i neće se istrošiti kao dijamant, i još uvek može da zadrži tvrdoću cementnog karbida u ovom trenutku; PCBN alati su pogodni za rezanje kaljenih čeličnih delova i rashlađenog livenog gvožđa, mogu se široko koristiti u brzom rezanju livenog gvožđa.
④ Dobra toplotna provodljivost: Iako toplotna provodljivost CBN-a nije tako dobra kao dijamanta, toplotna provodljivost PCBN-a je druga posle dijamanta među raznim materijalima za alat, i mnogo je veća od toplotne provodljivosti brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Nizak koeficijent trenja: Nizak koeficijent trenja može smanjiti silu rezanja tokom rezanja, smanjiti temperaturu rezanja i poboljšati kvalitetu obrađene površine.
⑶ Primjena alata sa kubnim bor nitridom
Kubični bor nitrid je pogodan za završnu obradu različitih teško rezanih materijala kao što su kaljeni čelik, tvrdo liveno gvožđe, legure na visokim temperaturama, tvrde legure i materijali za površinsko prskanje. Preciznost obrade može doseći IT5 (otvor je IT6), a hrapavost površine može biti i do Ra1.25-0.20μm.
Materijal alata od kubnog bor nitrida ima slabu žilavost i čvrstoću na savijanje. Stoga, kubni alati za struganje bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu s malom brzinom i velikim udarnim opterećenjem; U slučaju metala će se pojaviti jaka nagomilana ivica, koja će oštetiti obrađenu površinu.
3. Vrste, svojstva i karakteristike keramičkih alatnih materijala i primjena alata
Keramički rezni alati imaju karakteristike visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, odlične otpornosti na toplinu i kemijske stabilnosti, te se ne spajaju lako s metalom. Keramički rezni alati zauzimaju veoma važnu poziciju u CNC obradi. Keramički rezni alati postali su jedan od glavnih reznih alata za brzo rezanje i obradu materijala koji se teško obrađuju. Keramički alati za rezanje se široko koriste u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički noževi mogu efikasno obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni noževi uopšte ne mogu da obrađuju, i realizuju "zamenu brušenja automobilom"; optimalna brzina rezanja keramičkih noževa može biti 2 do 10 puta veća nego kod noževa od cementiranog karbida, čime se značajno poboljšava proizvodna efikasnost obrade rezanja. Glavna sirovina koja se koristi u keramičkim alatnim materijalima je najzastupljeniji element u zemljinoj kori. Stoga je popularizacija i primjena keramičkih alata od velikog značaja za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a uvelike će promovirati i razvoj tehnologije rezanja. napredak.
slika
⑴ Vrste keramičkih alatnih materijala
Tipovi keramičkih alatnih materijala generalno se mogu podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi glinice, keramika na bazi silicijum nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijum nitrida i glinice. Među njima se najviše koriste keramički alatni materijali na bazi glinice i silicijum nitrida. Performanse keramike na bazi silicijum nitrida su superiorne u odnosu na keramiku na bazi glinice.
⑵ Performanse i karakteristike keramičkih reznih alata
Karakteristike performansi alata za rezanje keramike su sljedeće:
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata nije tako visoka kao kod PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće alata od cementnog karbida i brzoreznog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima, a pogodni su za brzo i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplotu: Keramički alati i dalje mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200 stepeni. Keramički noževi imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama, a otpornost na oksidaciju keramičkih noževa A12O3 je posebno dobra. Čak i ako je rezna ivica u usijanom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga, keramički alati mogu postići suho sečenje, što može uštedjeti tekućinu za rezanje.
③ Dobra hemijska stabilnost: keramičke alate za rezanje nije lako spojiti sa metalom, otporni su na koroziju i hemijski stabilni, što može smanjiti habanje alata za rezanje vezivanja.
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 su pogodni za rezanje svih vrsta livenog gvožđa (sivi liv, nodularno gvožđe, kovano gvožđe, rashlađeno liveno gvožđe, visoko legirano liveno gvožđe otporno na habanje) i čelika (ugljenični konstrukcioni čelik, legirani konstrukcioni 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 performansama keramičkih alatnih materijala, koji nisu pogodni za rezanje pri maloj brzini i udarnom opterećenju.
slika
4. Svojstva i karakteristike presvučenih materijala reznog alata i primjena reznih alata
Premazivanje alata jedan je od važnih načina za poboljšanje performansi alata. Pojava obloženih reznih alata napravila je veliki napredak u performansama rezanja reznih alata. Obloženi alat je premazan jednim ili više slojeva vatrostalne mase sa dobrom otpornošću na habanje na čvršćem tijelu alata, koji kombinuje podlogu alata sa tvrdim premazom, tako da su performanse alata znatno poboljšane. Obloženi rezni alati mogu poboljšati efikasnost obrade, poboljšati tačnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80 posto alata za sečenje koji se koriste u novim CNC alatnim mašinama koristi alate sa premazom. Obloženi rezni alati će u budućnosti biti najvažnija sorta alata u oblasti CNC obrade.
slika
⑴ Vrste obloženih alata
Prema različitim metodama premaza, obloženi alati se mogu podijeliti na alate presvučene kemijskim taloženjem (CVD) i alate s fizičkim taloženjem parom (PVD). Obloženi karbidni alati uglavnom koriste hemijsko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 1000 stepeni. Obloženi alati od brzoreznog čelika uglavnom koriste fizičko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 500 stepeni;
Prema različitim materijalima podloge obloženih alata, obloženi alati se mogu podijeliti na alate presvučene karbidom, alate obložene brzoreznim čelikom i obložene alate na keramici i supertvrdim materijalima (dijamant i kubni bor nitrid).
Prema prirodi materijala za premazivanje, obloženi alati se mogu podijeliti u dvije kategorije, i to "tvrdo" obloženi alati i "meki" obloženi alati. Glavni ciljevi kojima se teži "tvrdo" obloženim alatima su visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Njegove glavne prednosti su visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje, tipično TiC i TiN premazi. Cilj koji imaju "meki" alati za premazivanje je nizak koeficijent trenja, poznat i kao samopodmazujući alat, i njegovo trenje sa materijalom radnog predmeta. Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0.1, što može smanjiti vezivanje, smanjenje trenja, smanjenje sile rezanja i temperature rezanja.
Nedavno je razvijen alat za nano-premazivanje (Nanoeoating). Ovaj obloženi alat može koristiti različite kombinacije različitih materijala za premazivanje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi zadovoljio različite funkcionalne zahtjeve i zahtjeve performansi. Pravilno dizajniran nano-premaz može učiniti da materijal alata ima odlične funkcije protiv trenja i habanja i svojstva samopodmazivanja, što je pogodno za suvo rezanje velikom brzinom.
⑵ Karakteristike obloženih alata
Karakteristike performansi obloženih alata su sljedeće:
① Dobre mehaničke i rezne performanse: Obloženi alati kombinuju izvrsna svojstva osnovnog materijala i materijala za oblaganje, koji ne samo da održava dobru žilavost i visoku čvrstoću baze
