A fejlett feldolgozóberendezések és a nagy teljesítményű CNC vágószerszámok kombinációja teljes játékot biztosít a kellő teljesítménynek, és jó gazdasági előnyöket érhet el. A forgácsolószerszámok anyagainak rohamos fejlődésével a különféle új vágószerszám-anyagok nagymértékben javították fizikai, mechanikai tulajdonságaikat és vágási teljesítményüket, és alkalmazási körük is tovább bővült.
kép
1. A szerszámanyagoknak alapvető tulajdonságokkal kell rendelkezniük
a
A szerszám anyagának megválasztása nagyban befolyásolja a szerszám élettartamát, a feldolgozási hatékonyságot, a feldolgozás minőségét és a feldolgozási költségeket. Vágás közben a szerszámnak viselnie kell a nagy nyomás, magas hőmérséklet, súrlódás, ütés és rezgés hatását. Ezért a szerszám anyagának a következő alapvető tulajdonságokkal kell rendelkeznie:
(1) Keménység és kopásállóság. A szerszám anyagának keménységének nagyobbnak kell lennie, mint a munkadarab anyagának, általában 60 HRC felett. Minél keményebb a szerszám anyaga, annál jobb a kopásállósága.
(2) Szilárdság és szívósság. A szerszámanyagoknak nagy szilárdságúnak és szívósnak kell lenniük, hogy ellenálljanak a vágási erőknek, ütéseknek és rezgéseknek, és megakadályozzák a szerszámok törékenységét és letörését.
(3) Hőállóság. A szerszám anyagának hőállósága jobb, ellenáll a magas vágási hőmérsékletnek, és jó az oxidációállósága.
(4) Folyamatteljesítmény és gazdaságosság. A szerszámanyagoknak jó kovácsolási, hőkezelési, hegesztési, köszörülési teljesítményűnek kell lenniük, és magas teljesítmény-ár arányt kell elérniük.
2. Szerszámanyagok fajtái, tulajdonságai, jellemzői és alkalmazásai
1. Gyémántszerszámok és szerszámalkalmazások típusai, tulajdonságai és jellemzői
A gyémánt a szén allotrópja, és a természetben megtalálható legkeményebb anyag. A gyémántszerszámok nagy keménységgel, nagy kopásállósággal és hővezető képességgel rendelkeznek, és széles körben használják nemvasfémek és nemfémes anyagok megmunkálására. Különösen az alumínium és a szilícium-alumínium ötvözetek gyorsvágásánál a gyémántszerszámok a nehezen cserélhető vágószerszámok fő típusai. A nagy hatékonyságot, nagy stabilitást és hosszú élettartamú megmunkálást biztosító gyémántszerszámok nélkülözhetetlenek és fontosak a modern CNC megmunkálásban.
kép
⑴ A gyémántszerszámok típusai
① Természetes gyémánt szerszám: A természetes gyémántot több száz éve használják vágószerszámként. A természetes egykristály gyémánt szerszámot finomra csiszolták, és a vágóél rendkívül élesen csiszolható. A vágóél sugara elérheti a 0,002 μm-t, ami ultravékony vágást valósít meg és képes Ez egy elismert, ideális és pótolhatatlan ultra-precíziós megmunkáló eszköz a rendkívül nagy munkadarab pontosságú és rendkívül alacsony felületi érdesség megmunkálásához.
② PCD gyémántszerszám: A természetes gyémánt drága, és a polikristályos gyémántot (PCD) széles körben használják a vágás során. Az 1970-es évek eleje óta kifejlesztették a polikristályos gyémántot (röviden Polycrystauine diamond, PCD). A siker után a természetes gyémántszerszámokat sok esetben mesterséges polikristályos gyémánttal helyettesítették. A PCD-alapanyagok forrásokban gazdagok, ára a természetes gyémántnak csupán néhány tizede-tizede.
A PCD szerszámok nem tudnak rendkívül éles éleket csiszolni, és a megmunkált munkadarabok felületi minősége sem olyan jó, mint a természetes gyémánté. Nem kényelmes forgácstörővel ellátott PCD lapkákat gyártani az iparban. Ezért a PCD csak színesfémek és nemfémek finom vágására használható, és nehéz ultraprecíziós tükörvágást elérni.
③ CVD gyémántszerszámok: Az 1970-es évek végétől az 1980-as évek elejéig a CVD gyémánt technológia megjelent Japánban. A CVD gyémánt gyémántfilm szintézisét jelenti heterogén hordozókon (például cementált karbidon, kerámián stb.) kémiai gőzleválasztással (CVD). A CVD gyémánt szerkezete és tulajdonságai pontosan megegyeznek a természetes gyémánttal.
A CVD gyémánt teljesítménye nagyon közel áll a természetes gyémántéhoz, és rendelkezik a természetes egykristályos gyémánt és a polikristályos gyémánt (PCD) előnyeivel, és bizonyos mértékig legyőzi ezek hiányosságait.
⑵ A gyémántszerszámok teljesítményjellemzői
① Rendkívül nagy keménység és kopásállóság: A természetes gyémánt a természetben megtalálható legkeményebb anyag. A gyémánt rendkívül magas kopásállósággal rendelkezik. A nagy keménységű anyagok megmunkálásakor a gyémántszerszámok élettartama 10-100-szorosa a cementezett keményfém szerszámokénak, vagy akár több százszorosa is.
② Nagyon alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezik: a gyémánt és néhány színesfém közötti súrlódási együttható alacsonyabb, mint más forgácsolószerszámoké, a súrlódási együttható alacsony, a feldolgozás közbeni deformáció kicsi, és a vágóerő csökkenteni kell.
③ A vágóél nagyon éles: a gyémántszerszámok vágóéle élesíthető, a természetes egykristályos gyémántszerszám pedig akár 0.002-0,008 μm magas is lehet, amivel ultratűrésre is használható - Vékony vágás és ultra-precíziós megmunkálás.
④ Magas hővezető képességgel rendelkezik: a gyémánt magas hővezető képességgel és hődiffúzióval rendelkezik, a vágási hő könnyen eloszlik, és a szerszám vágórészének hőmérséklete alacsony.
⑤ Alacsony hőtágulási együttható: A gyémánt hőtágulási együtthatója többszörösen kisebb, mint a cementált keményfémé, és a vágási hő okozta szerszámméret-változás nagyon kicsi, ami különösen fontos a nagy igényű precíziós és ultraprecíziós megmunkálásnál méretpontosság.
⑶ Gyémántszerszámok alkalmazása
A gyémántszerszámokat többnyire színesfémek és nemfémes anyagok nagy sebességű finomvágására és fúrására használják. Különféle kopásálló nemfémek feldolgozására alkalmas, mint például FRP porkohászati nyersdarabok, kerámia anyagok stb.; különféle kopásálló színesfémek, például különféle szilícium-alumínium ötvözetek; különféle színesfém-megmunkálás.
A gyémántszerszámok hátránya, hogy gyenge a hőstabilitásuk. Ha a vágási hőmérséklet meghaladja a 700-800 fokot, akkor teljesen elveszíti keménységét; ráadásul nem alkalmas vasfémek vágására, mert a gyémánt (szén) könnyen köthető vassal magas hőmérsékleten. Az atomi hatás a szénatomokat grafit szerkezetté alakítja, és a szerszám könnyen sérül.
2. Köbös bór-nitrid szerszámanyagok és szerszámalkalmazások típusai, tulajdonságai és jellemzői
A köbös bór-nitrid (CBN), a második, a gyémánthoz hasonló módszerrel előállított szuperkemény anyag, keménysége és hővezető képessége tekintetében csak a gyémánt mögött áll. Kiváló hőstabilitású, és a légkörben 10,000 fokra felmelegíthető. Oxidáció nem következik be. A CBN rendkívül stabil kémiai tulajdonságokkal rendelkezik a vasfémek esetében, és széles körben használható acéltermékek feldolgozásában.
kép
⑴ A köbös bór-nitrid vágószerszámok típusai
A köbös bór-nitrid (CBN) olyan anyag, amely a természetben nem létezik. Egykristályra és polikristályosra osztható, azaz CBN egykristályra és polikristályos köbös bór-nitridre (Polycrystalline cubic bornnitride, PCBN). A CBN a bór-nitrid (BN) egyik izomerje, szerkezete hasonló a gyémánthoz.
A PCBN (polikristályos köbös bór-nitrid) olyan polikristályos anyag, amely magas hőmérsékleten és nagy nyomáson egy kötési fázison (TiC, TiN, Al, Ti stb.) keresztül szintereli a finom CBN anyagokat. Gyémánt szerszámanyag, ez és a gyémánt együttesen szuperkemény szerszámanyagnak nevezik. A PCBN-t főleg kések vagy egyéb szerszámok készítésére használják.
A PCBN szerszámok integrált PCBN lapkákra és cementált keményfémmel szinterezett PCBN kompozit lapkákra oszthatók.
A PCBN kompozit betéteket egy {{0}},5-1,0 mm vastagságú PCBN réteg szinterezésével készítik jó szilárdságú és szívósságú cementált keményfémre. Teljesítménye jó szívóssággal és nagy keménységgel és kopásállósággal rendelkezik. A CBN lapkák kis hajlítószilárdságának és hegesztési nehézségeinek problémái megoldódnak.
⑵ A köbös bór-nitrid fő tulajdonságai és jellemzői
Bár a köbös bór-nitrid keménysége valamivel rosszabb, mint a gyémánt, sokkal nagyobb, mint a többi nagy keménységű anyagé. A CBN kiemelkedő előnye, hogy hőstabilitása jóval nagyobb, mint a gyémánté, amely elérheti az 1200 fokot (gyémántnál 700-800 fok). reakció. A köbös bór-nitrid fő teljesítményjellemzői a következők.
① Nagy keménység és kopásállóság: A CBN kristályszerkezete hasonló a gyémánthoz, keménysége és szilárdsága hasonló a gyémánthoz. A PCBN különösen alkalmas olyan nagy keménységű anyagok feldolgozására, amelyeket korábban csak csiszolni lehetett, és jobb felületi minőséget lehet elérni a munkadarabok számára.
② Nagy hőstabilitás: A CBN hőállósága elérheti a 1400-1500 fokot, ami majdnem 1-szerese a gyémánténak (700-800 fok). A PCBN szerszámok magas hőmérsékletű ötvözetek és edzett acélok vágására 3-5-ször nagyobb sebességgel képesek, mint a keményfém szerszámok.
③Kiváló kémiai stabilitás: Nem lép kémiai kölcsönhatásba a vasalapú anyagokkal 1200-1300 fokon, és nem kopik el olyan élesen, mint a gyémánt, és jelenleg is meg tudja tartani a cementált karbid keménységét; A PCBN szerszámok edzett acél alkatrészek és hűtött öntöttvas vágására alkalmasak, széles körben használhatók öntöttvas nagy sebességű vágására.
④ Jó hővezető képesség: Bár a CBN hővezető képessége nem olyan jó, mint a gyémánté, a PCBN hővezető képessége a gyémánt után a második a különféle szerszámanyagok között, és sokkal magasabb, mint a gyorsacélé és a cementált keményfémé.
⑤ Alacsony súrlódási együttható: Az alacsony súrlódási együttható csökkentheti a vágási erőt a vágás során, csökkentheti a vágási hőmérsékletet és javíthatja a megmunkált felület minőségét.
⑶ Köbös bór-nitrid szerszám alkalmazása
A köbös bór-nitrid különféle nehezen vágható anyagok, például edzett acél, kemény öntöttvas, magas hőmérsékletű ötvözet, keményötvözet és felületpermetező anyagok megmunkálására alkalmas. A megmunkálási pontosság elérheti az IT5-öt (a furat IT6), a felületi érdesség pedig akár Ra1 is lehet.{6}}.20μm.
A köbös bór-nitrid szerszámanyag szívóssága és hajlítószilárdsága gyenge. Ezért a köbös bór-nitrid esztergaszerszámok nem alkalmasak kis fordulatszámú és nagy ütőterhelésű durva megmunkálásra; Fémek esetében erős beépülés lép fel, ami rontja a megmunkált felületet.
3. Kerámiaszerszámok és szerszámalkalmazások típusai, tulajdonságai és jellemzői
A kerámia vágószerszámok nagy keménységgel, jó kopásállósággal, kiváló hőállósággal és kémiai stabilitással rendelkeznek, és nem könnyű fémhez kötni. A kerámia vágószerszámok nagyon fontos szerepet töltenek be a CNC megmunkálásban. A kerámia vágószerszámok a nehezen megmunkálható anyagok nagy sebességű vágásának és feldolgozásának egyik fő vágószerszámává váltak. A kerámia vágószerszámokat széles körben használják nagy sebességű vágáshoz, szárazvágáshoz, keményvágáshoz és nehezen megmunkálható anyagok vágásához. A kerámia kések olyan nagy keménységű anyagokat képesek hatékonyan megmunkálni, amelyeket a hagyományos kések egyáltalán nem tudnak megmunkálni, és megvalósítják a "csiszolást autóval helyettesítve"; a kerámia kések optimális vágási sebessége 2-10-szer nagyobb lehet, mint a cementezett keményfém késeké, így nagymértékben javítja a forgácsolási feldolgozás gyártási hatékonyságát. A kerámia szerszámanyagok fő alapanyaga a földkéreg legnagyobb mennyiségben előforduló eleme. Ezért a kerámiaszerszámok népszerűsítése és alkalmazása nagy jelentőséggel bír a termelékenység javítása, a feldolgozási költségek csökkentése és a stratégiai nemesfémek megtakarítása szempontjából, valamint nagyban elősegíti a forgácsolási technológia fejlődését. előrehalad.
kép
⑴ A kerámia szerszámanyagok típusai
A kerámia szerszámanyagok típusai általában három kategóriába sorolhatók: alumínium-oxid alapú kerámiák, szilícium-nitrid alapú kerámiák és kompozit szilícium-nitrid-alumínium-oxid alapú kerámiák. Közülük az alumínium-oxid alapú és a szilícium-nitrid alapú kerámia szerszámanyagok a legelterjedtebbek. A szilícium-nitrid alapú kerámiák teljesítménye jobb, mint az alumínium-oxid alapú kerámiáké.
⑵ A kerámia vágószerszámok teljesítménye és jellemzői
A kerámia vágószerszámok teljesítményjellemzői a következők:
① Nagy keménység és jó kopásállóság: Bár a kerámiaszerszámok keménysége nem olyan magas, mint a PCD-é és a PCBN-eké, sokkal magasabb, mint a keményfém és gyorsacél szerszámoké, és eléri a 93-95HRA-t. A kerámiaszerszámok nagy keménységű, hagyományos szerszámokkal nehezen feldolgozható anyagok feldolgozására alkalmasak, nagy sebességű és keményvágásra alkalmasak.
② Magas hőmérséklet-állóság és jó hőállóság: A kerámiaszerszámok 1200 fok feletti magas hőmérsékleten is vághatnak. A kerámia kések jó magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és az A12O3 kerámia kések oxidációállósága különösen jó. Még akkor is folyamatosan használható, ha a vágóél izzó állapotban van. Ezért a kerámia szerszámok száraz vágást érhetnek el, ami vágófolyadékot takaríthat meg.
③ Jó kémiai stabilitás: a kerámia vágószerszámokat nem könnyű fémhez kötni, és korrózióállóak és kémiailag stabilak, ami csökkentheti a vágószerszámok ragasztási kopását.
④ Alacsony súrlódási együttható: A kerámia vágószerszámok és a fém közötti affinitás kicsi, és a súrlódási együttható alacsony, ami csökkentheti a vágási erőt és a vágási hőmérsékletet.
⑶ Kerámia kések alkalmazása
A kerámia egyike azon szerszámanyagoknak, amelyeket főként a nagysebességű simításhoz és félsimításhoz használnak. A kerámia vágószerszámok mindenféle öntöttvas (szürkeöntvény, gömbgrafitos öntöttvas, temperöntvény, hűtött öntöttvas, magasan ötvözött kopásálló öntöttvas) és acél (szén szerkezeti acél, ötvözött szerkezeti acél, nagy szilárdságú acél) vágására alkalmasak , magas mangántartalmú acél, edzett acél stb.), rézötvözetek, grafit, műszaki műanyagok és kompozit anyagok vágására is használható.
Problémák vannak a kis hajlítószilárdság és a gyenge ütőszilárdság miatt a kerámia szerszámanyagok teljesítményében, amelyek nem alkalmasak kis sebességgel és ütőterheléssel történő vágáshoz.
kép
4. A bevonatos vágószerszámok tulajdonságai és jellemzői, valamint a vágószerszámok alkalmazása
A szerszám bevonása a szerszám teljesítményének javításának egyik fontos módja. A bevonatos vágószerszámok megjelenése jelentős áttörést hozott a vágószerszámok vágási teljesítményében. A bevont szerszámot egy vagy több réteg tűzálló keverékkel vonják be, amely jó kopásállósággal rendelkezik a keményebb szerszámtesten, amely egyesíti a szerszám szubsztrátumát a kemény bevonattal, így a szerszám teljesítménye jelentősen javul. A bevonatos vágószerszámok javíthatják a feldolgozási hatékonyságot, javíthatják a feldolgozási pontosságot, meghosszabbíthatják a szerszám élettartamát és csökkenthetik a feldolgozási költségeket.
Az új CNC szerszámgépekben használt forgácsolószerszámok mintegy 80 százaléka bevonatos szerszámokat használ. A bevonatos forgácsolószerszámok a jövőben a CNC megmunkálás területén a legfontosabb szerszámfajták lesznek.
kép
⑴ A bevonatos szerszámok típusai
A különböző bevonási módszerek szerint a bevont szerszámok kémiai gőzleválasztással (CVD) bevont eszközökre és fizikai gőzleválasztással (PVD) bevont szerszámokra oszthatók. A bevonatos keményfém szerszámok általában kémiai gőzleválasztást használnak, és a leválasztási hőmérséklet körülbelül 1000 fok. A bevonatos nagysebességű acélszerszámok általában fizikai gőzleválasztást használnak, és a leválasztási hőmérséklet körülbelül 500 fok;
A bevonatos szerszámok különböző hordozóanyagai szerint a bevonatos szerszámok keményfém bevonatos szerszámokra, gyorsacél bevonatos szerszámokra, valamint kerámián és szuperkemény anyagokon (gyémánt és köbös bór-nitrid) bevont szerszámokra oszthatók.
A bevonóanyag jellege szerint a bevonatos szerszámok két kategóriába sorolhatók, nevezetesen a „kemény” bevonatú szerszámok és a „puha” bevonatú szerszámok. A "kemény" bevonatos szerszámok fő céljai a nagy keménység és kopásállóság. Fő előnyei a nagy keménység és a jó kopásállóság, jellemzően a TiC és TiN bevonatok. A "puha" bevonószerszámok célja az alacsony súrlódási együttható, más néven önkenő szerszámok, valamint annak a munkadarab anyagával való súrlódása. A súrlódási tényező nagyon alacsony, csak körülbelül 0,1, ami csökkentheti a ragasztás, csökkenti a súrlódást, csökkenti a vágási erőt és a vágási hőmérsékletet.
Nemrég fejlesztettek ki egy nanobevonat (Nanoeoating) eszközt. Ez a bevonatos szerszám különféle bevonóanyagok (például fém/fém, fém/kerámia, kerámia/kerámia stb.) kombinációit használhatja, hogy megfeleljen a különböző funkcionális és teljesítménykövetelményeknek. A megfelelően kialakított nanobevonat kiváló súrlódás- és kopásgátló funkcióval, valamint önkenő tulajdonsággal bírhat a szerszám anyagában, amely alkalmas nagy sebességű szárazvágásra.
⑵ A bevonatos szerszámok jellemzői
A bevonatos szerszámok teljesítményjellemzői a következők:
① Jó mechanikai és vágási teljesítmény: A bevonatos szerszámok egyesítik az alapanyag és a bevonóanyag kiváló tulajdonságait, ami nem csak az alap jó szívósságát és nagy szilárdságát tartja fenn.
A fejlett feldolgozóberendezések és a nagy teljesítményű CNC vágószerszámok kombinációja teljes játékot biztosít a kellő teljesítménynek, és jó gazdasági előnyöket érhet el. A forgácsolószerszámok anyagainak rohamos fejlődésével a különféle új vágószerszám-anyagok nagymértékben javították fizikai, mechanikai tulajdonságaikat és vágási teljesítményüket, és alkalmazási körük is tovább bővült.
kép
1. A szerszámanyagoknak alapvető tulajdonságokkal kell rendelkezniük
a
A szerszám anyagának megválasztása nagyban befolyásolja a szerszám élettartamát, a feldolgozási hatékonyságot, a feldolgozás minőségét és a feldolgozási költségeket. Vágás közben a szerszámnak viselnie kell a nagy nyomás, magas hőmérséklet, súrlódás, ütés és rezgés hatását. Ezért a szerszám anyagának a következő alapvető tulajdonságokkal kell rendelkeznie:
(1) Keménység és kopásállóság. A szerszám anyagának keménységének nagyobbnak kell lennie, mint a munkadarab anyagának, általában 60 HRC felett. Minél keményebb a szerszám anyaga, annál jobb a kopásállósága.
(2) Szilárdság és szívósság. A szerszámanyagoknak nagy szilárdságúnak és szívósnak kell lenniük, hogy ellenálljanak a vágási erőknek, ütéseknek és rezgéseknek, és megakadályozzák a szerszámok törékenységét és letörését.
(3) Hőállóság. A szerszám anyagának hőállósága jobb, ellenáll a magas vágási hőmérsékletnek, és jó az oxidációállósága.
(4) Folyamatteljesítmény és gazdaságosság. A szerszámanyagoknak jó kovácsolási, hőkezelési, hegesztési, köszörülési teljesítményűnek kell lenniük, és magas teljesítmény-ár arányt kell elérniük.
2. Szerszámanyagok fajtái, tulajdonságai, jellemzői és alkalmazásai
1. Gyémántszerszámok és szerszámalkalmazások típusai, tulajdonságai és jellemzői
A gyémánt a szén allotrópja, és a természetben megtalálható legkeményebb anyag. A gyémántszerszámok nagy keménységgel, nagy kopásállósággal és hővezető képességgel rendelkeznek, és széles körben használják nemvasfémek és nemfémes anyagok megmunkálására. Különösen az alumínium és a szilícium-alumínium ötvözetek gyorsvágásánál a gyémántszerszámok a nehezen cserélhető vágószerszámok fő típusai. A nagy hatékonyságot, nagy stabilitást és hosszú élettartamú megmunkálást biztosító gyémántszerszámok nélkülözhetetlenek és fontosak a modern CNC megmunkálásban.
kép
⑴ A gyémántszerszámok típusai
① Természetes gyémánt szerszám: A természetes gyémántot több száz éve használják vágószerszámként. A természetes egykristály gyémánt szerszámot finomra csiszolták, és a vágóél rendkívül élesen csiszolható. A vágóél sugara elérheti a 0,002 μm-t, ami ultravékony vágást valósít meg és képes Ez egy elismert, ideális és pótolhatatlan ultra-precíziós megmunkáló eszköz a rendkívül nagy munkadarab pontosságú és rendkívül alacsony felületi érdesség megmunkálásához.
② PCD gyémántszerszám: A természetes gyémánt drága, és a polikristályos gyémántot (PCD) széles körben használják a vágás során. Az 1970-es évek eleje óta kifejlesztették a polikristályos gyémántot (röviden Polycrystauine diamond, PCD). A siker után a természetes gyémántszerszámokat sok esetben mesterséges polikristályos gyémánttal helyettesítették. A PCD-alapanyagok forrásokban gazdagok, ára a természetes gyémántnak csupán néhány tizede-tizede.
A PCD szerszámok nem tudnak rendkívül éles éleket csiszolni, és a megmunkált munkadarabok felületi minősége sem olyan jó, mint a természetes gyémánté. Nem kényelmes forgácstörővel ellátott PCD lapkákat gyártani az iparban. Ezért a PCD csak színesfémek és nemfémek finom vágására használható, és nehéz ultraprecíziós tükörvágást elérni.
③ CVD gyémántszerszámok: Az 1970-es évek végétől az 1980-as évek elejéig a CVD gyémánt technológia megjelent Japánban. A CVD gyémánt gyémántfilm szintézisét jelenti heterogén hordozókon (például cementált karbidon, kerámián stb.) kémiai gőzleválasztással (CVD). A CVD gyémánt szerkezete és tulajdonságai pontosan megegyeznek a természetes gyémánttal.
A CVD gyémánt teljesítménye nagyon közel áll a természetes gyémántéhoz, és rendelkezik a természetes egykristályos gyémánt és a polikristályos gyémánt (PCD) előnyeivel, és bizonyos mértékig legyőzi ezek hiányosságait.
⑵ A gyémántszerszámok teljesítményjellemzői
① Rendkívül nagy keménység és kopásállóság: A természetes gyémánt a természetben megtalálható legkeményebb anyag. A gyémánt rendkívül magas kopásállósággal rendelkezik. A nagy keménységű anyagok megmunkálásakor a gyémántszerszámok élettartama 10-100-szorosa a cementezett keményfém szerszámokénak, vagy akár több százszorosa is.
② Nagyon alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezik: a gyémánt és néhány színesfém közötti súrlódási együttható alacsonyabb, mint más forgácsolószerszámoké, a súrlódási együttható alacsony, a feldolgozás közbeni deformáció kicsi, és a vágóerő csökkenteni kell.
③ A vágóél nagyon éles: a gyémántszerszámok vágóéle élesíthető, a természetes egykristályos gyémántszerszám pedig akár 0.002-0,008 μm magas is lehet, amivel ultratűrésre is használható - Vékony vágás és ultra-precíziós megmunkálás.
④ Magas hővezető képességgel rendelkezik: a gyémánt magas hővezető képességgel és hődiffúzióval rendelkezik, a vágási hő könnyen eloszlik, és a szerszám vágórészének hőmérséklete alacsony.
⑤ Alacsony hőtágulási együttható: A gyémánt hőtágulási együtthatója többszörösen kisebb, mint a cementált keményfémé, és a vágási hő okozta szerszámméret-változás nagyon kicsi, ami különösen fontos a nagy igényű precíziós és ultraprecíziós megmunkálásnál méretpontosság.
⑶ Gyémántszerszámok alkalmazása
A gyémántszerszámokat többnyire színesfémek és nemfémes anyagok nagy sebességű finomvágására és fúrására használják. Különféle kopásálló nemfémek feldolgozására alkalmas, mint például FRP porkohászati nyersdarabok, kerámia anyagok stb.; különféle kopásálló színesfémek, például különféle szilícium-alumínium ötvözetek; különféle színesfém-megmunkálás.
A gyémántszerszámok hátránya, hogy gyenge a hőstabilitásuk. Ha a vágási hőmérséklet meghaladja a 700-800 fokot, akkor teljesen elveszíti keménységét; ráadásul nem alkalmas vasfémek vágására, mert a gyémánt (szén) könnyen köthető vassal magas hőmérsékleten. Az atomi hatás a szénatomokat grafit szerkezetté alakítja, és a szerszám könnyen sérül.
2. Köbös bór-nitrid szerszámanyagok és szerszámalkalmazások típusai, tulajdonságai és jellemzői
A köbös bór-nitrid (CBN), a második, a gyémánthoz hasonló módszerrel előállított szuperkemény anyag, keménysége és hővezető képessége tekintetében csak a gyémánt mögött áll. Kiváló hőstabilitású, és a légkörben 10,000 fokra felmelegíthető. Oxidáció nem következik be. A CBN rendkívül stabil kémiai tulajdonságokkal rendelkezik a vasfémek esetében, és széles körben használható acéltermékek feldolgozásában.
kép
⑴ A köbös bór-nitrid vágószerszámok típusai
A köbös bór-nitrid (CBN) olyan anyag, amely a természetben nem létezik. Egykristályra és polikristályosra osztható, azaz CBN egykristályra és polikristályos köbös bór-nitridre (Polycrystalline cubic bornnitride, PCBN). A CBN a bór-nitrid (BN) egyik izomerje, szerkezete hasonló a gyémánthoz.
A PCBN (polikristályos köbös bór-nitrid) olyan polikristályos anyag, amely magas hőmérsékleten és nagy nyomáson egy kötési fázison (TiC, TiN, Al, Ti stb.) keresztül szintereli a finom CBN anyagokat. Gyémánt szerszámanyag, ez és a gyémánt együttesen szuperkemény szerszámanyagnak nevezik. A PCBN-t főleg kések vagy egyéb szerszámok készítésére használják.
A PCBN szerszámok integrált PCBN lapkákra és cementált keményfémmel szinterezett PCBN kompozit lapkákra oszthatók.
A PCBN kompozit betéteket egy {{0}},5-1,0 mm vastagságú PCBN réteg szinterezésével készítik jó szilárdságú és szívósságú cementált keményfémre. Teljesítménye jó szívóssággal és nagy keménységgel és kopásállósággal rendelkezik. A CBN lapkák kis hajlítószilárdságának és hegesztési nehézségeinek problémái megoldódnak.
⑵ A köbös bór-nitrid fő tulajdonságai és jellemzői
Bár a köbös bór-nitrid keménysége valamivel rosszabb, mint a gyémánt, sokkal nagyobb, mint a többi nagy keménységű anyagé. A CBN kiemelkedő előnye, hogy hőstabilitása jóval nagyobb, mint a gyémánté, amely elérheti az 1200 fokot (gyémántnál 700-800 fok). reakció. A köbös bór-nitrid fő teljesítményjellemzői a következők.
① Nagy keménység és kopásállóság: A CBN kristályszerkezete hasonló a gyémánthoz, keménysége és szilárdsága hasonló a gyémánthoz. A PCBN különösen alkalmas olyan nagy keménységű anyagok feldolgozására, amelyeket korábban csak csiszolni lehetett, és jobb felületi minőséget lehet elérni a munkadarabok számára.
② Nagy hőstabilitás: A CBN hőállósága elérheti a 1400-1500 fokot, ami majdnem 1-szerese a gyémánténak (700-800 fok). A PCBN szerszámok magas hőmérsékletű ötvözetek és edzett acélok vágására 3-5-ször nagyobb sebességgel képesek, mint a keményfém szerszámok.
③Kiváló kémiai stabilitás: Nem lép kémiai kölcsönhatásba a vasalapú anyagokkal 1200-1300 fokon, és nem kopik el olyan élesen, mint a gyémánt, és jelenleg is meg tudja tartani a cementált karbid keménységét; A PCBN szerszámok edzett acél alkatrészek és hűtött öntöttvas vágására alkalmasak, széles körben használhatók öntöttvas nagy sebességű vágására.
④ Jó hővezető képesség: Bár a CBN hővezető képessége nem olyan jó, mint a gyémánté, a PCBN hővezető képessége a gyémánt után a második a különféle szerszámanyagok között, és sokkal magasabb, mint a gyorsacélé és a cementált keményfémé.
⑤ Alacsony súrlódási együttható: Az alacsony súrlódási együttható csökkentheti a vágási erőt a vágás során, csökkentheti a vágási hőmérsékletet és javíthatja a megmunkált felület minőségét.
⑶ Köbös bór-nitrid szerszám alkalmazása
A köbös bór-nitrid különféle nehezen vágható anyagok, például edzett acél, kemény öntöttvas, magas hőmérsékletű ötvözet, keményötvözet és felületpermetező anyagok megmunkálására alkalmas. A megmunkálási pontosság elérheti az IT5-öt (a furat IT6), a felületi érdesség pedig akár Ra1 is lehet.{6}}.20μm.
A köbös bór-nitrid szerszámanyag szívóssága és hajlítószilárdsága gyenge. Ezért a köbös bór-nitrid esztergaszerszámok nem alkalmasak kis fordulatszámú és nagy ütőterhelésű durva megmunkálásra; Fémek esetében erős beépülés lép fel, ami rontja a megmunkált felületet.
3. Kerámiaszerszámok és szerszámalkalmazások típusai, tulajdonságai és jellemzői
A kerámia vágószerszámok nagy keménységgel, jó kopásállósággal, kiváló hőállósággal és kémiai stabilitással rendelkeznek, és nem könnyű fémhez kötni. A kerámia vágószerszámok nagyon fontos szerepet töltenek be a CNC megmunkálásban. A kerámia vágószerszámok a nehezen megmunkálható anyagok nagy sebességű vágásának és feldolgozásának egyik fő vágószerszámává váltak. A kerámia vágószerszámokat széles körben használják nagy sebességű vágáshoz, szárazvágáshoz, keményvágáshoz és nehezen megmunkálható anyagok vágásához. A kerámia kések olyan nagy keménységű anyagokat képesek hatékonyan megmunkálni, amelyeket a hagyományos kések egyáltalán nem tudnak megmunkálni, és megvalósítják a "csiszolást autóval helyettesítve"; a kerámia kések optimális vágási sebessége 2-10-szer nagyobb lehet, mint a cementezett keményfém késeké, így nagymértékben javítja a forgácsolási feldolgozás gyártási hatékonyságát. A kerámia szerszámanyagok fő alapanyaga a földkéreg legnagyobb mennyiségben előforduló eleme. Ezért a kerámiaszerszámok népszerűsítése és alkalmazása nagy jelentőséggel bír a termelékenység javítása, a feldolgozási költségek csökkentése és a stratégiai nemesfémek megtakarítása szempontjából, valamint nagyban elősegíti a forgácsolási technológia fejlődését. előrehalad.
kép
⑴ A kerámia szerszámanyagok típusai
A kerámia szerszámanyagok típusai általában három kategóriába sorolhatók: alumínium-oxid alapú kerámiák, szilícium-nitrid alapú kerámiák és kompozit szilícium-nitrid-alumínium-oxid alapú kerámiák. Közülük az alumínium-oxid alapú és a szilícium-nitrid alapú kerámia szerszámanyagok a legelterjedtebbek. A szilícium-nitrid alapú kerámiák teljesítménye jobb, mint az alumínium-oxid alapú kerámiáké.
⑵ A kerámia vágószerszámok teljesítménye és jellemzői
A kerámia vágószerszámok teljesítményjellemzői a következők:
① Nagy keménység és jó kopásállóság: Bár a kerámiaszerszámok keménysége nem olyan magas, mint a PCD-é és a PCBN-eké, sokkal magasabb, mint a keményfém és gyorsacél szerszámoké, és eléri a 93-95HRA-t. A kerámiaszerszámok nagy keménységű, hagyományos szerszámokkal nehezen feldolgozható anyagok feldolgozására alkalmasak, nagy sebességű és keményvágásra alkalmasak.
② Magas hőmérséklet-állóság és jó hőállóság: A kerámiaszerszámok 1200 fok feletti magas hőmérsékleten is vághatnak. A kerámia kések jó magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és az A12O3 kerámia kések oxidációállósága különösen jó. Még akkor is folyamatosan használható, ha a vágóél izzó állapotban van. Ezért a kerámia szerszámok száraz vágást érhetnek el, ami vágófolyadékot takaríthat meg.
③ Jó kémiai stabilitás: a kerámia vágószerszámokat nem könnyű fémhez kötni, és korrózióállóak és kémiailag stabilak, ami csökkentheti a vágószerszámok ragasztási kopását.
④ Alacsony súrlódási együttható: A kerámia vágószerszámok és a fém közötti affinitás kicsi, és a súrlódási együttható alacsony, ami csökkentheti a vágási erőt és a vágási hőmérsékletet.
⑶ Kerámia kések alkalmazása
A kerámia egyike azon szerszámanyagoknak, amelyeket főként a nagysebességű simításhoz és félsimításhoz használnak. A kerámia vágószerszámok mindenféle öntöttvas (szürkeöntvény, gömbgrafitos öntöttvas, temperöntvény, hűtött öntöttvas, magasan ötvözött kopásálló öntöttvas) és acél (szén szerkezeti acél, ötvözött szerkezeti acél, nagy szilárdságú acél) vágására alkalmasak , magas mangántartalmú acél, edzett acél stb.), rézötvözetek, grafit, műszaki műanyagok és kompozit anyagok vágására is használható.
Problémák vannak a kis hajlítószilárdság és a gyenge ütőszilárdság miatt a kerámia szerszámanyagok teljesítményében, amelyek nem alkalmasak kis sebességgel és ütőterheléssel történő vágáshoz.
kép
4. A bevonatos vágószerszámok tulajdonságai és jellemzői, valamint a vágószerszámok alkalmazása
A szerszám bevonása a szerszám teljesítményének javításának egyik fontos módja. A bevonatos vágószerszámok megjelenése jelentős áttörést hozott a vágószerszámok vágási teljesítményében. A bevont szerszámot egy vagy több réteg tűzálló keverékkel vonják be, amely jó kopásállósággal rendelkezik a keményebb szerszámtesten, amely egyesíti a szerszám szubsztrátumát a kemény bevonattal, így a szerszám teljesítménye jelentősen javul. A bevonatos vágószerszámok javíthatják a feldolgozási hatékonyságot, javíthatják a feldolgozási pontosságot, meghosszabbíthatják a szerszám élettartamát és csökkenthetik a feldolgozási költségeket.
Az új CNC szerszámgépekben használt forgácsolószerszámok mintegy 80 százaléka bevonatos szerszámokat használ. A bevonatos forgácsolószerszámok a jövőben a CNC megmunkálás területén a legfontosabb szerszámfajták lesznek.
kép
⑴ A bevonatos szerszámok típusai
A különböző bevonási módszerek szerint a bevont szerszámok kémiai gőzleválasztással (CVD) bevont eszközökre és fizikai gőzleválasztással (PVD) bevont szerszámokra oszthatók. A bevonatos keményfém szerszámok általában kémiai gőzleválasztást használnak, és a leválasztási hőmérséklet körülbelül 1000 fok. A bevonatos nagysebességű acélszerszámok általában fizikai gőzleválasztást használnak, és a leválasztási hőmérséklet körülbelül 500 fok;
A bevonatos szerszámok különböző hordozóanyagai szerint a bevonatos szerszámok keményfém bevonatos szerszámokra, gyorsacél bevonatos szerszámokra, valamint kerámián és szuperkemény anyagokon (gyémánt és köbös bór-nitrid) bevont szerszámokra oszthatók.
A bevonóanyag jellege szerint a bevonatos szerszámok két kategóriába sorolhatók, nevezetesen a „kemény” bevonatú szerszámok és a „puha” bevonatú szerszámok. A "kemény" bevonatos szerszámok fő céljai a nagy keménység és kopásállóság. Fő előnyei a nagy keménység és a jó kopásállóság, jellemzően a TiC és TiN bevonatok. A "puha" bevonószerszámok célja az alacsony súrlódási együttható, más néven önkenő szerszámok, valamint annak a munkadarab anyagával való súrlódása. A súrlódási tényező nagyon alacsony, csak körülbelül 0,1, ami csökkentheti a ragasztás, csökkenti a súrlódást, csökkenti a vágási erőt és a vágási hőmérsékletet.
Nemrég fejlesztettek ki egy nanobevonat (Nanoeoating) eszközt. Ez a bevonatos szerszám különféle bevonóanyagok (például fém/fém, fém/kerámia, kerámia/kerámia stb.) kombinációit használhatja, hogy megfeleljen a különböző funkcionális és teljesítménykövetelményeknek. A megfelelően kialakított nanobevonat kiváló súrlódás- és kopásgátló funkcióval, valamint önkenő tulajdonsággal bírhat a szerszám anyagában, amely alkalmas nagy sebességű szárazvágásra.
⑵ A bevonatos szerszámok jellemzői
A bevonatos szerszámok teljesítményjellemzői a következők:
① Jó mechanikai és vágási teljesítmény: A bevonatos szerszámok egyesítik az alapanyag és a bevonóanyag kiváló tulajdonságait, ami nem csak az alap jó szívósságát és nagy szilárdságát tartja fenn.
