Με την ανάπτυξη της σύγχρονης επιστήμης και τεχνολογίας, χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερα υλικά μηχανικής με υψηλή σκληρότητα, ενώ η παραδοσιακή τεχνολογία τόρνευσης δεν είναι ικανή ή δεν μπορεί να επιτύχει καθόλου την επεξεργασία ορισμένων υλικών υψηλής σκληρότητας.Το επικαλυμμένο καρβίδιο, τα κεραμικά, το PCBN και άλλα υπερσκληρά υλικά εργαλείων έχουν υψηλή σκληρότητα σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στη φθορά και θερμοχημική σταθερότητα, τα οποία παρέχουν την πιο βασική προϋπόθεση για την κοπή υλικών υψηλής σκληρότητας και έχουν επιτύχει σημαντικά οφέλη στην παραγωγή.Το υλικό που χρησιμοποιείται από το υπερσκληρό εργαλείο και η δομή του εργαλείου και οι γεωμετρικές του παράμετροι είναι τα βασικά στοιχεία για την πραγματοποίηση σκληρής στροφής.Επομένως, ο τρόπος επιλογής του υπερσκληρού υλικού εργαλείου και ο σχεδιασμός μιας λογικής δομής εργαλείου και γεωμετρικών παραμέτρων είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη σταθερής σκληρής στροφής!
(1) Επικαλυμμένο καρβίδιο με τσιμέντο
Εφαρμόστε μία ή περισσότερες στρώσεις TiN, TiCN, TiAlN και Al3O2 με καλή αντοχή στη φθορά σε εργαλεία τσιμεντοειδούς καρβιδίου με καλή σκληρότητα και το πάχος της επίστρωσης είναι 2-18 μ m.Η επίστρωση έχει συνήθως πολύ χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα από το υπόστρωμα του εργαλείου και το υλικό του τεμαχίου εργασίας, γεγονός που εξασθενεί τη θερμική επίδραση του υποστρώματος του εργαλείου.Από την άλλη πλευρά, μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την τριβή και την πρόσφυση στη διαδικασία κοπής και να μειώσει την παραγωγή θερμότητας κοπής.
Αν και η επίστρωση PVD παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα, ορισμένες επικαλύψεις όπως το Al2O3 και το διαμάντι τείνουν να υιοθετούν την τεχνολογία επίστρωσης CVD.Το Al2O3 είναι ένα είδος επίστρωσης με ισχυρή αντίσταση στη θερμότητα και αντοχή στην οξείδωση, που μπορεί να διαχωρίσει τη θερμότητα που παράγεται από την κοπή από το συγκεκριμένο εργαλείο.Η τεχνολογία επίστρωσης CVD μπορεί επίσης να ενσωματώσει τα πλεονεκτήματα διαφόρων επιστρώσεων για να επιτύχει το καλύτερο αποτέλεσμα κοπής και να καλύψει τις ανάγκες της κοπής.
Σε σύγκριση με τα εργαλεία καρβιδίου με τσιμέντο, τα εργαλεία καρβιδίου με επικάλυψη έχουν βελτιωθεί σημαντικά σε αντοχή, σκληρότητα και αντοχή στη φθορά.Όταν γυρίζετε το τεμάχιο εργασίας με σκληρότητα HRC45~55, το χαμηλού κόστους επικαλυμμένο τσιμεντοκαρβίδιο μπορεί να πραγματοποιήσει στροφή υψηλής ταχύτητας.Τα τελευταία χρόνια, ορισμένοι κατασκευαστές έχουν βελτιώσει την απόδοση των επικαλυμμένων εργαλείων βελτιώνοντας τα υλικά επίστρωσης και άλλες μεθόδους.Για παράδειγμα, ορισμένοι κατασκευαστές στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία χρησιμοποιούν ελβετικό υλικό επίστρωσης AlTiN και νέα κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τεχνολογία επίστρωσης για την παραγωγή επικαλυμμένων λεπίδων με σκληρότητα τόσο υψηλής όσο HV4500~4900, οι οποίες μπορούν να κόψουν χάλυβα μήτρας HRC47~58 με ταχύτητα 498,56 m/min .Όταν η θερμοκρασία περιστροφής είναι μέχρι 1500~1600 ° C, η σκληρότητα εξακολουθεί να μην μειώνεται και να μην οξειδώνεται.Η διάρκεια ζωής της λεπίδας είναι τετραπλάσια από αυτή της γενικής επικαλυμμένης λεπίδας, ενώ το κόστος είναι μόνο 30%, και η πρόσφυση είναι καλή.
(2) Κεραμικό υλικό
Με τη συνεχή βελτίωση της σύνθεσής του, της δομής και της διαδικασίας συμπίεσης, ιδιαίτερα την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας, τα κεραμικά υλικά εργαλείων καθιστούν δυνατή τη σκλήρυνση των κεραμικών εργαλείων.Στο εγγύς μέλλον, τα κεραμικά ενδέχεται να προκαλέσουν την τρίτη επανάσταση στην κοπή μετά τον χάλυβα υψηλής ταχύτητας και το τσιμεντοειδές καρβίδιο.Τα κεραμικά εργαλεία έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής σκληρότητας (HRA91~95), της υψηλής αντοχής (αντοχή κάμψης 750~1000MPa), της καλής αντοχής στη φθορά, της καλής χημικής σταθερότητας, της καλής αντίστασης πρόσφυσης, του χαμηλού συντελεστή τριβής και της χαμηλής τιμής.Όχι μόνο αυτό, τα κεραμικά εργαλεία έχουν επίσης υψηλή σκληρότητα υψηλής θερμοκρασίας, η οποία φτάνει το HRA80 στους 1200 ° C.
Κατά την κανονική κοπή, το κεραμικό εργαλείο έχει πολύ υψηλή αντοχή και η ταχύτητα κοπής του μπορεί να είναι 2~5 φορές υψηλότερη από αυτή του καρβιδίου με τσιμέντο.Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για κατεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας, φινίρισμα και κατεργασία υψηλής ταχύτητας.Μπορεί να κόψει διάφορους σκληρυμένους χάλυβες και σκληρυμένο χυτοσίδηρο με σκληρότητα έως και HRC65.Συνήθως χρησιμοποιούνται κεραμικά με βάση την αλουμίνα, κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου, κεραμικά και κεραμικά σκληρυμένα με μουστάκι.
Τα κεραμικά εργαλεία με βάση την αλουμίνα έχουν υψηλότερη κόκκινη σκληρότητα από το καρβίδιο με τσιμέντο.Γενικά, η κοπτική άκρη δεν θα παράγει πλαστική παραμόρφωση υπό συνθήκες κοπής υψηλής ταχύτητας, αλλά η αντοχή και η σκληρότητά της είναι πολύ χαμηλές.Προκειμένου να βελτιωθεί η σκληρότητα και η αντοχή σε κρούση, μπορεί να προστεθεί μίγμα ZrO ή TiC και TiN.Μια άλλη μέθοδος είναι να προσθέσετε μουστάκια καθαρού μετάλλου ή καρβιδίου του πυριτίου.Εκτός από την υψηλή σκληρότητα του κόκκινου, τα κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου έχουν επίσης καλή σκληρότητα.Σε σύγκριση με τα κεραμικά με βάση την αλουμίνα, το μειονέκτημά του είναι ότι είναι εύκολο να παραχθεί διάχυση σε υψηλή θερμοκρασία κατά την κατεργασία χάλυβα, γεγονός που επιδεινώνει τη φθορά του εργαλείου.Τα κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου χρησιμοποιούνται κυρίως για διαλείπουσα τόρνευση και άλεση γκρίζου χυτοσιδήρου.
Το Cermet είναι ένα είδος υλικού με βάση το καρβίδιο, στο οποίο το TiC είναι η κύρια σκληρή φάση (0,5-2 μm) Συνδυάζονται με συνδετικά Co ή Ti και είναι παρόμοια με εργαλεία καρβιδίου με τσιμέντο, αλλά έχουν χαμηλή συγγένεια, καλή τριβή και καλή αντοχή στη φθορά.Μπορεί να αντέξει υψηλότερη θερμοκρασία κοπής από το συμβατικό καρβίδιο με τσιμέντο, αλλά δεν έχει την αντοχή στην κρούση του τσιμεντοειδούς καρβιδίου, τη σκληρότητα κατά τη βαριά κοπή και την αντοχή σε χαμηλή ταχύτητα και μεγάλη τροφοδοσία.
(3) Κυβικό νιτρίδιο βορίου (CBN)
Το CBN είναι το δεύτερο μόνο μετά το διαμάντι σε σκληρότητα και αντοχή στη φθορά και έχει εξαιρετική σκληρότητα σε υψηλή θερμοκρασία.Σε σύγκριση με τα κεραμικά, η αντίσταση στη θερμότητα και η χημική του σταθερότητα είναι ελαφρώς κακή, αλλά η αντοχή στην κρούση και η απόδοση κατά της σύνθλιψης είναι καλύτερες.Εφαρμόζεται ευρέως στην κοπή σκληρυμένου χάλυβα (HRC ≥ 50), περλιτικού γκρίζου χυτοσιδήρου, ψυχρού χυτοσιδήρου και υπερκράματος.Σε σύγκριση με τα εργαλεία καρβιδίου με τσιμέντο, η ταχύτητα κοπής του μπορεί να αυξηθεί κατά μία τάξη μεγέθους.
Το σύνθετο εργαλείο πολυκρυσταλλικού κυβικού νιτριδίου του βορίου (PCBN) με υψηλή περιεκτικότητα σε CBN έχει υψηλή σκληρότητα, καλή αντοχή στη φθορά, υψηλή αντοχή σε θλίψη και καλή αντοχή σε κρούση.Τα μειονεκτήματά του είναι η κακή θερμική σταθερότητα και η χαμηλή χημική αδράνεια.Είναι κατάλληλο για κοπή θερμοανθεκτικών κραμάτων, χυτοσιδήρου και πυροσυσσωματωμένων μετάλλων με βάση το σίδηρο.Η περιεκτικότητα σε σωματίδια CBN στα εργαλεία PCBN είναι χαμηλή και η σκληρότητα των εργαλείων PCBN που χρησιμοποιούν κεραμικά ως συνδετικό υλικό είναι χαμηλή, αλλά αντισταθμίζει την κακή θερμική σταθερότητα και τη χαμηλή χημική αδράνεια του προηγούμενου υλικού και είναι κατάλληλο για κοπή σκληρυμένου χάλυβα.
Όταν κόβετε γκρίζο χυτοσίδηρο και σκληρυμένο χάλυβα, μπορείτε να επιλέξετε κεραμικό εργαλείο ή εργαλείο CBN.Για το λόγο αυτό, θα πρέπει να πραγματοποιηθεί ανάλυση κόστους-οφέλους και ποιότητας επεξεργασίας για να καθοριστεί ποιο να διαλέξετε.Όταν η σκληρότητα κοπής είναι χαμηλότερη από το HRC60 και υιοθετείται μικρός ρυθμός τροφοδοσίας, το κεραμικό εργαλείο είναι καλύτερη επιλογή.Τα εργαλεία PCBN είναι κατάλληλα για κοπή τεμαχίων με σκληρότητα υψηλότερη από HRC60, ειδικά για αυτόματη κατεργασία και κατεργασία υψηλής ακρίβειας.Επιπλέον, η υπολειπόμενη τάση στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας μετά την κοπή με το εργαλείο PCBN είναι επίσης σχετικά σταθερή από εκείνη με το κεραμικό εργαλείο υπό την προϋπόθεση της φθοράς της ίδιας πλευράς.
Κατά τη χρήση εργαλείου PCBN για στεγνή κοπή σκληρυμένου χάλυβα, θα πρέπει επίσης να τηρούνται οι ακόλουθες αρχές: επιλέξτε ένα μεγάλο βάθος κοπής όσο το δυνατόν περισσότερο, υπό την προϋπόθεση ότι το επιτρέπει η ακαμψία της εργαλειομηχανής, έτσι ώστε η θερμότητα που παράγεται στην περιοχή κοπής να μπορεί να μαλακώσει το μέταλλο στο μπροστινό μέρος της άκρης τοπικά, το οποίο μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη φθορά του εργαλείου PCBN.Επιπλέον, όταν χρησιμοποιείτε μικρό βάθος κοπής, θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η κακή θερμική αγωγιμότητα του εργαλείου PCBN μπορεί να κάνει τη θερμότητα στην περιοχή κοπής πολύ αργά για να διαχέεται και η περιοχή διάτμησης μπορεί επίσης να προκαλέσει εμφανές αποτέλεσμα μαλάκυνσης μετάλλων. φθορά αιχμής.
2. Δομή λεπίδας και γεωμετρικές παράμετροι υπερσκληρών εργαλείων
Ο εύλογος προσδιορισμός του σχήματος και των γεωμετρικών παραμέτρων του εργαλείου είναι πολύ σημαντικός για να δοθεί πλήρης σημασία στην απόδοση κοπής του εργαλείου.Όσον αφορά την αντοχή του εργαλείου, η αντοχή του άκρου του εργαλείου διαφόρων σχημάτων λεπίδας από ψηλά έως χαμηλά είναι: στρογγυλό, διαμάντι 100 °, τετράγωνο, διαμάντι 80 °, τρίγωνο, διαμάντι 55 °, διαμάντι 35 °.Αφού επιλεγεί το υλικό της λεπίδας, θα επιλεγεί το σχήμα της λεπίδας με την υψηλότερη αντοχή.Οι λεπίδες σκληρής περιστροφής θα πρέπει επίσης να επιλέγονται όσο το δυνατόν μεγαλύτερες και η σκληρή κατεργασία πρέπει να γίνεται με λεπίδες κυκλικής και μεγάλης ακτίνας τόξου κορυφής.Η ακτίνα τόξου κορυφής είναι περίπου 0,8 όταν τελειώνουμε μ Περίπου m.
Τα τσιπ από σκληρυμένο χάλυβα είναι κόκκινες και μαλακές κορδέλες, με μεγάλη ευθραυστότητα, που σπάνε εύκολα και δεν δεσμεύουν.Η επιφάνεια κοπής από σκληρυμένο χάλυβα είναι υψηλής ποιότητας και γενικά δεν προκαλεί συσσώρευση τσιπς, αλλά η δύναμη κοπής είναι μεγάλη, ειδικά η ακτινική δύναμη κοπής είναι μεγαλύτερη από την κύρια δύναμη κοπής.Επομένως, το εργαλείο πρέπει να χρησιμοποιεί αρνητική μπροστινή γωνία (πάει ≥ - 5 °) και μεγάλη πίσω γωνία (ao=10°~15°).Η κύρια γωνία εκτροπής εξαρτάται από την ακαμψία της εργαλειομηχανής, γενικά 45 °~60 °, για να μειωθεί η φλυαρία του τεμαχίου εργασίας και του εργαλείου.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-24-2023