Täiustatud töötlemisseadmete ja suure jõudlusega CNC-lõiketööriistade kombinatsioon võib anda täieliku jõudluse ja saavutada head majanduslikku kasu. Lõikeriistade materjalide kiire arenguga on mitmesugused uued lõikeriistamaterjalid oluliselt parandanud nende füüsikalisi, mehaanilisi omadusi ja lõikejõudlust ning nende kasutusala on samuti jätkuvalt laienenud.
pilt
1. Tööriistamaterjalidel peaksid olema põhiomadused
a
Tööriista materjali valikul on suur mõju tööriista elueale, töötlemise efektiivsusele, töötlemise kvaliteedile ja töötlemise maksumusele. Kui tööriist lõikab, peab see taluma kõrge rõhu, kõrge temperatuuri, hõõrdumise, löökide ja vibratsiooni mõju. Seetõttu peaksid tööriista materjalil olema järgmised põhiomadused:
(1) Kõvadus ja kulumiskindlus. Tööriista materjali kõvadus peab olema suurem kui tooriku materjali kõvadus, üldiselt üle 60 HRC. Mida kõvem on tööriista materjal, seda parem on selle kulumiskindlus.
(2) Tugevus ja sitkus. Tööriistamaterjalidel peab olema suur tugevus ja sitkus, et taluda lõikejõude, põrutusi ja vibratsiooni ning vältida tööriistade rabedat murdumist ja lõhenemist.
(3) Kuumakindlus. Tööriista materjali kuumakindlus on parem, see talub kõrget lõiketemperatuuri ja sellel on hea oksüdatsioonikindlus.
(4) Protsessi jõudlus ja ökonoomsus. Tööriistamaterjalidel peaks olema hea sepistamisvõime, kuumtöötlemise jõudlus, keevitusvõime, lihvimisomadused jne ning neil peaks olema kõrge jõudluse ja hinna suhe.
2. Tööriistamaterjalide liigid, omadused, omadused ja kasutusalad
1. Teemanttööriistade materjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Teemant on süsiniku allotroop ja see on kõige kõvem materjal, mida looduses leidub. Teemanttööriistadel on kõrge kõvadus, kõrge kulumiskindlus ja kõrge soojusjuhtivus ning neid kasutatakse laialdaselt värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide töötlemisel. Eriti alumiiniumi ja räni-alumiiniumisulamite kiirlõikamisel on teemanttööriistad peamised lõikeriistade tüübid, mida on raske asendada. Teemanttööriistad, mis võivad saavutada kõrge efektiivsuse, kõrge stabiilsuse ja pika tööea, on kaasaegses CNC-töötluses asendamatud ja olulised tööriistad.
pilt
⑴ Teemanttööriistade tüübid
① Looduslik teemanttööriist: looduslikku teemanti on lõikeriistana kasutatud sadu aastaid. Looduslik monokristallteemanttööriist on peeneks lihvitud ja lõikeserva saab lihvida äärmiselt teravalt. Lõikeserva raadius võib ulatuda 0,002 μm-ni, mis võimaldab teostada üliõhukest lõikamist ja võib See on tunnustatud, ideaalne ja asendamatu ülitäpne töötlustööriist tooriku ülikõrge täpsuse ja äärmiselt madala pinnakareduse töötlemiseks.
② PCD teemanttööriist: looduslik teemant on kallis ja polükristallilist teemanti (PCD) kasutatakse lõikamisel laialdaselt. Alates 1970. aastate algusest töötati välja polükristalliline teemant (lühidalt Polycrystauine teemant, PCD). Pärast edu on looduslikud teemanttööriistad mitmel korral asendatud kunstliku polükristallilise teemandiga. PCD tooraine on allikarohke ja selle hind on vaid mõni kümnendik kuni kümnendik looduslikest teemantidest.
PCD-tööriistad ei suuda lihvida üliteravaid servi ja töödeldud detailide pinnakvaliteet ei ole nii hea kui naturaalsel teemandil. Tööstuses pole mugav toota kiibimurdjatega PCD lisasid. Seetõttu saab PCD-d kasutada ainult värviliste metallide ja mittemetallide peenlõikamiseks ning ülitäpset peeglilõikamist on raske saavutada.
③ CVD teemanttööriistad: 1970. aastate lõpust 1980. aastate alguseni ilmus Jaapanis CVD teemanttehnoloogia. CVD-teemant viitab teemantkile sünteesile heterogeensetel aluspindadel (nagu tsementeeritud karbiid, keraamika jne) keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) abil. CVD teemandil on täpselt sama struktuur ja omadused kui looduslikul teemandil.
CVD-teemandi jõudlus on väga lähedane loodusliku teemandi omale ning sellel on loodusliku monokristallteemanti ja polükristallilise teemandi (PCD) eelised ning see ületab teatud määral nende puudused.
⑵ Teemanttööriistade jõudlusnäitajad
① Äärmiselt kõrge kõvadus ja kulumiskindlus: looduslik teemant on kõige kõvem looduses leiduv aine. Teemant on äärmiselt kõrge kulumiskindlusega. Kõrge kõvadusega materjalide töötlemisel on teemanttööriistade eluiga 10–100 korda pikem kui tsementeeritud karbiidtööriistadel või isegi sadu kordi.
② Sellel on väga madal hõõrdetegur: teemandi ja mõne värvilise metalli hõõrdetegur on madalam kui teistel lõikeriistadel, hõõrdetegur on madal, deformatsioon töötlemise ajal on väike ja lõikejõud võib vähendada.
③ Lõikeserv on väga terav: teemanttööriistade lõikeserva saab teritada ja naturaalse monokristalli teemanttööriista kõrgus võib ulatuda kuni 0.002-0,008 μm, mida saab kasutada ultralõikudel. -õhuke lõikamine ja ülitäpne töötlemine.
④ Kõrge soojusjuhtivusega: teemandil on kõrge soojusjuhtivus ja termiline difusioon, lõikesoojus hajub kergesti ja tööriista lõikeosa temperatuur on madal.
⑤ Madal soojuspaisumise koefitsient: teemandi soojuspaisumise koefitsient on mitu korda väiksem kui tsementeeritud karbiidil ja lõikekuumuse põhjustatud tööriista suuruse muutus on väga väike, mis on eriti oluline täppis- ja ülitäpse töötlemise jaoks, mis nõuab kõrget mõõtmete täpsus.
⑶ Teemanttööriistade kasutamine
Teemanttööriistu kasutatakse enamasti värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide suurel kiirusel peeneks lõikamiseks ja puurimiseks. See sobib erinevate kulumiskindlate mittemetallide töötlemiseks, näiteks FRP pulbermetallurgia toorikud, keraamilised materjalid jne; mitmesugused kulumiskindlad värvilised metallid, näiteks mitmesugused räni-alumiiniumi sulamid; mitmesugused värviliste metallide viimistlustööd.
Teemanttööriistade puuduseks on nende halb termiline stabiilsus. Kui lõiketemperatuur ületab 700–800 kraadi, kaotab see täielikult oma kõvaduse; lisaks ei sobi see mustmetallide lõikamiseks, sest teemant (süsinik) on kõrgel temperatuuril kergesti rauaga liimitav. Aatomi toime muudab süsiniku aatomid grafiitstruktuuriks ja tööriist saab kergesti kahjustada.
2. Kuubilise boornitriidi tööriistamaterjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Kuubiline boornitriid (CBN), teine ülikõva materjal, mis on sünteesitud teemandiga sarnasel meetodil, on kõvaduse ja soojusjuhtivuse poolest teemandi järel teisel kohal. Sellel on suurepärane termiline stabiilsus ja seda saab kuumutada atmosfääris 10,000 kraadini. Oksüdatsiooni ei toimu. CBN-il on mustmetallide jaoks äärmiselt stabiilsed keemilised omadused ja seda saab laialdaselt kasutada terasetoodete töötlemisel.
pilt
⑴ Kuupmeetri boornitriidi lõikeriistade tüübid
Kuubiline boornitriid (CBN) on aine, mida looduses ei eksisteeri. Seda saab jagada monokristalliliseks ja polükristalliliseks, st CBN-i monokristalliks ja polükristalliline kuupboornitriid (polükristalliline kuupbornitriid, edaspidi PCBN). CBN on üks boornitriidi (BN) isomeere ja selle struktuur on sarnane teemandi omaga.
PCBN (polükristalliline kuubikujuline boornitriid) on polükristalliline materjal, mis paagutab peeneid CBN-materjale läbi sidefaasi (TiC, TiN, Al, Ti jne) kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul. Teemanttööriistamaterjal, seda ja teemanti nimetatakse ühiselt ülikõva tööriistamaterjaliks. PCBN-i kasutatakse peamiselt nugade või muude tööriistade valmistamiseks.
PCBN-tööriistad saab jagada integreeritud PCBN-i sisesteks ja tsementeeritud karbiidiga paagutatud PCBN-liitdetailideks.
PCBN-i komposiitdetailide valmistamiseks paagutatakse PCBN-i kiht paksusega {{0}},5–1,0 mm hea tugevuse ja sitkusega tsementeeritud karbiidile. Selle jõudlusel on nii hea sitkus kui ka kõrge kõvadus ja kulumiskindlus. Lahendatud on CBN-i sisetükkide madala paindetugevuse ja keevitusraskuste probleemid.
⑵ Kuubiku boornitriidi peamised omadused ja omadused
Kuigi kuupmeetri boornitriidi kõvadus on teemandi omast veidi madalam, on see palju kõrgem kui teistel kõrge kõvadusega materjalidel. CBN-i silmapaistev eelis on see, et selle termiline stabiilsus on palju kõrgem kui teemandil, mis võib ulatuda üle 1200 kraadi (teemantide puhul 700-800 kraadi). reaktsioon. Kuubilise boornitriidi peamised jõudlusnäitajad on järgmised.
① Kõrge kõvadus ja kulumiskindlus: CBN-i kristallstruktuur on sarnane teemandi omaga ning sellel on teemandiga sarnane kõvadus ja tugevus. PCBN sobib eriti hästi kõrge kõvadusega materjalide töötlemiseks, mida sai enne lihvida ja mille abil saab toorikute pinna kvaliteeti paremaks muuta.
② Kõrge termiline stabiilsus: CBN-i kuumakindlus võib ulatuda 1400-1500 kraadini, mis on peaaegu 1 kord kõrgem kui teemandil (700-800 kraadi). PCBN-tööriistad suudavad lõigata kõrge temperatuuriga sulameid ja karastatud terasid kiirusega, mis on 3–5 korda suurem kui tsementeeritud karbiidtööriistad.
③Suurepärane keemiline stabiilsus: sellel ei ole keemilist koostoimet rauapõhiste materjalidega 1200-1300 kraadi juures ja see ei kulu nii järsult kui teemant ning see suudab säilitada tsementkarbiidi kõvaduse ka praegu; PCBN-tööriistad sobivad karastatud terasest osade ja jahutatud malmi lõikamiseks, neid saab laialdaselt kasutada malmi kiirel lõikamisel.
④ Hea soojusjuhtivus: kuigi CBN-i soojusjuhtivus ei ole nii hea kui teemandil, on PCBN-i soojusjuhtivus erinevate tööriistamaterjalide hulgas teemandi järel teisel kohal ja palju kõrgem kui kiirterasel ja tsementeeritud karbiidil.
⑤ Madal hõõrdetegur: madal hõõrdetegur võib lõikamise ajal vähendada lõikejõudu, vähendada lõiketemperatuuri ja parandada töödeldud pinna kvaliteeti.
⑶ Kuubiku boornitriidi tööriista rakendus
Kuubikujuline boornitriid sobib erinevate raskesti lõigatavate materjalide viimistlemiseks, nagu karastatud teras, kõva malm, kõrgtemperatuuriline sulam, kõvasulam ja pinnapihustusmaterjalid. Töötlemise täpsus võib ulatuda IT5-ni (auk on IT6) ja pinna karedus võib olla nii väike kui Ra1.25-0.20 μm.
Kuubikujulise boornitriidi tööriistamaterjalil on halb sitkus ja paindetugevus. Seetõttu ei sobi kuupmeetri boornitriidi treitööriistad töötlemata töötlemiseks väikese kiiruse ja suure löögikoormusega; Metalli puhul tekib tugev serv, mis kahjustab töödeldud pinda.
3. Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Keraamilistel lõikeriistadel on kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, suurepärane kuumakindlus ja keemiline stabiilsus ning neid ei ole lihtne metalliga siduda. Keraamilised lõiketööriistad on CNC-töötluses väga olulisel kohal. Keraamilistest lõikeriistadest on saanud üks peamisi lõiketööriistu raskesti töödeldavate materjalide kiireks lõikamiseks ja töötlemiseks. Keraamilisi lõiketööriistu kasutatakse laialdaselt kiirlõikamisel, kuivlõikamisel, kõvalõikamisel ja raskesti töödeldavate materjalide lõikamisel. Keraamilised noad suudavad tõhusalt töödelda kõrge kõvadusega materjale, mida traditsioonilised noad üldse töödelda ei saa, ja realiseerida "lihvimise asendamine autoga"; keraamiliste nugade optimaalne lõikekiirus võib olla 2 kuni 10 korda suurem kui tsementeeritud karbiidnugadel, parandades seega oluliselt lõikamistöötlemise tootmisefektiivsust Keraamiliste tööriistamaterjalide peamine tooraine on maapõues kõige enam esinev element. Seetõttu on keraamiliste tööriistade populariseerimine ja rakendamine väga oluline tootlikkuse parandamiseks, töötlemiskulude vähendamiseks ja strateegiliste väärismetallide säästmiseks ning see soodustab ka lõikamistehnoloogia arengut. edusamme.
pilt
⑴ Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid
Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid võib üldiselt jagada kolme kategooriasse: alumiiniumoksiidil põhinev keraamika, räninitriidil põhinev keraamika ja räni-nitriidi-alumiiniumoksiidil põhinev komposiitkeraamika. Nende hulgas on enim kasutatud alumiiniumoksiidil ja räninitriidil põhinevaid keraamilisi tööriistamaterjale. Räninitriidil põhineva keraamika jõudlus on parem kui alumiiniumoksiidil põhineva keraamika oma.
⑵ Keraamiliste lõikeriistade jõudlus ja omadused
Keraamiliste lõikeriistade jõudlusnäitajad on järgmised:
① Kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus: kuigi keraamiliste tööriistade kõvadus ei ole nii kõrge kui PCD-l ja PCBN-il, on see palju kõrgem kui tsementeeritud karbiidist ja kiirterasest tööriistadel, ulatudes 93-95HRA-ni. Keraamiliste tööriistadega saab töödelda suure kõvadusega materjale, mida on raske traditsiooniliste tööriistadega töödelda ning mis sobivad kiireks ja kõvaks lõikamiseks.
② Kõrge temperatuuritaluvus ja hea kuumakindlus: keraamilisi tööriistu saab siiski lõigata kõrgel temperatuuril üle 1200 kraadi. Keraamilistel nugadel on head mehaanilised omadused kõrgel temperatuuril ning A12O3 keraamiliste nugade oksüdatsioonikindlus on eriti hea. Isegi kui lõikeserv on kuumas olekus, saab seda pidevalt kasutada. Seetõttu on keraamiliste tööriistadega võimalik saavutada kuivlõikamine, mis võib säästa lõikevedelikku.
③ Hea keemiline stabiilsus: keraamilisi lõiketööriistu ei ole lihtne metalliga siduda ning need on korrosioonikindlad ja keemiliselt stabiilsed, mis võib vähendada lõikeriistade liimimise kulumist.
④ Madal hõõrdetegur: keraamiliste lõikeriistade ja metalli vaheline afiinsus on väike ning hõõrdetegur on madal, mis võib vähendada lõikejõudu ja lõiketemperatuuri.
⑶ Keraamiliste nugade kasutamine
Keraamika on üks tööriistamaterjale, mida kasutatakse peamiselt kiireks viimistlemiseks ja poolviimistluseks. Keraamilised lõiketööriistad sobivad igat liiki malmi (hallmalm, kõrgtugev malm, tempermalm, jahutatud malm, kõrge legeeritud kulumiskindel malm) ja terase (süsinikkonstruktsiooniteras, legeeritud konstruktsiooniteras, kõrgtugev teras) lõikamiseks , kõrge mangaanisisaldusega teras, karastatud teras jne), saab kasutada ka vasesulamite, grafiidi, tehniliste plastide ja komposiitmaterjalide lõikamiseks.
Keraamiliste tööriistamaterjalide töös on probleeme madala paindetugevuse ja halva löögikindlusega, mis ei sobi lõikamiseks väikese kiiruse ja löögikoormuse korral.
pilt
4. Kaetud lõikeriistade materjalide omadused ja omadused ning lõikeriistade kasutamine
Tööriista katmine on üks olulisi viise tööriista jõudluse parandamiseks. Kaetud lõikeriistade ilmumine on teinud suure läbimurde lõiketööriistade lõikejõudluses. Kaetud tööriist on kaetud ühe või mitme kihiga tulekindla seguga, millel on hea kulumiskindlus tugevamal tööriista korpusel, mis ühendab tööriista põhimiku kõva kattega, nii et tööriista jõudlus paraneb oluliselt. Kaetud lõikeriistad võivad parandada töötlemise efektiivsust, parandada töötlemise täpsust, pikendada tööriista eluiga ja vähendada töötlemiskulusid.
Umbes 80 protsenti uutes CNC-tööpinkides kasutatavatest lõiketööriistadest kasutavad kaetud tööriistu. Kaetud lõiketööriistad on tulevikus CNC-töötluse valdkonnas kõige olulisem tööriistavalik.
pilt
⑴ Kaetud tööriistade tüübid
Erinevate katmismeetodite järgi võib kaetud tööriistad jagada keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) kaetud tööriistadeks ja füüsikalise aurustamise-sadestamise (PVD) kaetud tööriistadeks. Kaetud karbiidtööriistad kasutavad tavaliselt keemilist aurustamist ja sadestamise temperatuur on umbes 1000 kraadi. Kaetud kiirterasest tööriistad kasutavad tavaliselt füüsilist aurustamist ja sadestamise temperatuur on umbes 500 kraadi;
Vastavalt kaetud tööriistade erinevatele alusmaterjalidele võib kaetud tööriistad jagada karbiidkattega tööriistadeks, kiirterasest kaetud tööriistadeks ning keraamika ja ülikõvade materjalide (teemant- ja kuupboornitriid) kaetud tööriistadeks.
Kattematerjali olemuse järgi võib kaetud tööriistad jagada kahte kategooriasse, nimelt "kõva" kattega tööriistad ja "pehme" kattega tööriistad. "Kõva" kattega tööriistade peamised eesmärgid on kõrge kõvadus ja kulumiskindlus. Selle peamised eelised on kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus, tavaliselt TiC- ja TiN-katted. "Pehmete" kattetööriistade eesmärk on madal hõõrdetegur, mida tuntakse ka isemäärivate tööriistadena, ja selle hõõrdumine töödeldava detaili materjaliga Koefitsient on väga madal, ainult umbes 0,1, mis võib vähendada hõõrdetegurit. sidumine, hõõrdumise vähendamine, lõikejõu ja lõiketemperatuuri vähendamine.
Hiljuti töötati välja nanokatte (nanoeoating) tööriist. See kaetud tööriist võib kasutada erinevate kattematerjalide (nt metall/metall, metall/keraamika, keraamika/keraamika jne) erinevaid kombinatsioone, et vastata erinevatele funktsionaalsetele ja jõudlusnõuetele. Õigesti kujundatud nanokate võib muuta tööriista materjalil suurepärased hõõrde- ja kulumisvastased funktsioonid ning isemäärduvad omadused, mis sobib kiireks kuivlõikamiseks.
⑵ Kaetud tööriistade omadused
Kaetud tööriistade tööomadused on järgmised:
① Hea mehaaniline ja lõikejõudlus: kaetud tööriistad ühendavad põhimaterjali ja kattematerjali suurepärased omadused, mis mitte ainult ei säilita aluse head sitkust ja kõrget tugevust
Täiustatud töötlemisseadmete ja suure jõudlusega CNC-lõiketööriistade kombinatsioon võib anda täieliku jõudluse ja saavutada head majanduslikku kasu. Lõikeriistade materjalide kiire arenguga on mitmesugused uued lõikeriistamaterjalid oluliselt parandanud nende füüsikalisi, mehaanilisi omadusi ja lõikejõudlust ning nende kasutusala on samuti jätkuvalt laienenud.
pilt
1. Tööriistamaterjalidel peaksid olema põhiomadused
a
Tööriista materjali valikul on suur mõju tööriista elueale, töötlemise efektiivsusele, töötlemise kvaliteedile ja töötlemise maksumusele. Kui tööriist lõikab, peab see taluma kõrge rõhu, kõrge temperatuuri, hõõrdumise, löökide ja vibratsiooni mõju. Seetõttu peaksid tööriista materjalil olema järgmised põhiomadused:
(1) Kõvadus ja kulumiskindlus. Tööriista materjali kõvadus peab olema suurem kui tooriku materjali kõvadus, üldiselt üle 60 HRC. Mida kõvem on tööriista materjal, seda parem on selle kulumiskindlus.
(2) Tugevus ja sitkus. Tööriistamaterjalidel peab olema suur tugevus ja sitkus, et taluda lõikejõude, põrutusi ja vibratsiooni ning vältida tööriistade rabedat murdumist ja lõhenemist.
(3) Kuumakindlus. Tööriista materjali kuumakindlus on parem, see talub kõrget lõiketemperatuuri ja sellel on hea oksüdatsioonikindlus.
(4) Protsessi jõudlus ja ökonoomsus. Tööriistamaterjalidel peaks olema hea sepistamisvõime, kuumtöötlemise jõudlus, keevitusvõime, lihvimisomadused jne ning neil peaks olema kõrge jõudluse ja hinna suhe.
2. Tööriistamaterjalide liigid, omadused, omadused ja kasutusalad
1. Teemanttööriistade materjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Teemant on süsiniku allotroop ja see on kõige kõvem materjal, mida looduses leidub. Teemanttööriistadel on kõrge kõvadus, kõrge kulumiskindlus ja kõrge soojusjuhtivus ning neid kasutatakse laialdaselt värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide töötlemisel. Eriti alumiiniumi ja räni-alumiiniumisulamite kiirlõikamisel on teemanttööriistad peamised lõikeriistade tüübid, mida on raske asendada. Teemanttööriistad, mis võivad saavutada kõrge efektiivsuse, kõrge stabiilsuse ja pika tööea, on kaasaegses CNC-töötluses asendamatud ja olulised tööriistad.
pilt
⑴ Teemanttööriistade tüübid
① Looduslik teemanttööriist: looduslikku teemanti on lõikeriistana kasutatud sadu aastaid. Looduslik monokristallteemanttööriist on peeneks lihvitud ja lõikeserva saab lihvida äärmiselt teravalt. Lõikeserva raadius võib ulatuda 0,002 μm-ni, mis võimaldab teostada üliõhukest lõikamist ja võib See on tunnustatud, ideaalne ja asendamatu ülitäpne töötlustööriist tooriku ülikõrge täpsuse ja äärmiselt madala pinnakareduse töötlemiseks.
② PCD teemanttööriist: looduslik teemant on kallis ja polükristallilist teemanti (PCD) kasutatakse lõikamisel laialdaselt. Alates 1970. aastate algusest töötati välja polükristalliline teemant (lühidalt Polycrystauine teemant, PCD). Pärast edu on looduslikud teemanttööriistad mitmel korral asendatud kunstliku polükristallilise teemandiga. PCD tooraine on allikarohke ja selle hind on vaid mõni kümnendik kuni kümnendik looduslikest teemantidest.
PCD-tööriistad ei suuda lihvida üliteravaid servi ja töödeldud detailide pinnakvaliteet ei ole nii hea kui naturaalsel teemandil. Tööstuses pole mugav toota kiibimurdjatega PCD lisasid. Seetõttu saab PCD-d kasutada ainult värviliste metallide ja mittemetallide peenlõikamiseks ning ülitäpset peeglilõikamist on raske saavutada.
③ CVD teemanttööriistad: 1970. aastate lõpust 1980. aastate alguseni ilmus Jaapanis CVD teemanttehnoloogia. CVD-teemant viitab teemantkile sünteesile heterogeensetel aluspindadel (nagu tsementeeritud karbiid, keraamika jne) keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) abil. CVD teemandil on täpselt sama struktuur ja omadused kui looduslikul teemandil.
CVD-teemandi jõudlus on väga lähedane loodusliku teemandi omale ning sellel on loodusliku monokristallteemanti ja polükristallilise teemandi (PCD) eelised ning see ületab teatud määral nende puudused.
⑵ Teemanttööriistade jõudlusnäitajad
① Äärmiselt kõrge kõvadus ja kulumiskindlus: looduslik teemant on kõige kõvem looduses leiduv aine. Teemant on äärmiselt kõrge kulumiskindlusega. Kõrge kõvadusega materjalide töötlemisel on teemanttööriistade eluiga 10–100 korda pikem kui tsementeeritud karbiidtööriistadel või isegi sadu kordi.
② Sellel on väga madal hõõrdetegur: teemandi ja mõne värvilise metalli hõõrdetegur on madalam kui teistel lõikeriistadel, hõõrdetegur on madal, deformatsioon töötlemise ajal on väike ja lõikejõud võib vähendada.
③ Lõikeserv on väga terav: teemanttööriistade lõikeserva saab teritada ja naturaalse monokristalli teemanttööriista kõrgus võib ulatuda kuni 0.002-0,008 μm, mida saab kasutada ultralõikudel. -õhuke lõikamine ja ülitäpne töötlemine.
④ Kõrge soojusjuhtivusega: teemandil on kõrge soojusjuhtivus ja termiline difusioon, lõikesoojus hajub kergesti ja tööriista lõikeosa temperatuur on madal.
⑤ Madal soojuspaisumise koefitsient: teemandi soojuspaisumise koefitsient on mitu korda väiksem kui tsementeeritud karbiidil ja lõikekuumuse põhjustatud tööriista suuruse muutus on väga väike, mis on eriti oluline täppis- ja ülitäpse töötlemise jaoks, mis nõuab kõrget mõõtmete täpsus.
⑶ Teemanttööriistade kasutamine
Teemanttööriistu kasutatakse enamasti värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide suurel kiirusel peeneks lõikamiseks ja puurimiseks. See sobib erinevate kulumiskindlate mittemetallide töötlemiseks, näiteks FRP pulbermetallurgia toorikud, keraamilised materjalid jne; mitmesugused kulumiskindlad värvilised metallid, näiteks mitmesugused räni-alumiiniumi sulamid; mitmesugused värviliste metallide viimistlustööd.
Teemanttööriistade puuduseks on nende halb termiline stabiilsus. Kui lõiketemperatuur ületab 700–800 kraadi, kaotab see täielikult oma kõvaduse; lisaks ei sobi see mustmetallide lõikamiseks, sest teemant (süsinik) on kõrgel temperatuuril kergesti rauaga liimitav. Aatomi toime muudab süsiniku aatomid grafiitstruktuuriks ja tööriist saab kergesti kahjustada.
2. Kuubilise boornitriidi tööriistamaterjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Kuubiline boornitriid (CBN), teine ülikõva materjal, mis on sünteesitud teemandiga sarnasel meetodil, on kõvaduse ja soojusjuhtivuse poolest teemandi järel teisel kohal. Sellel on suurepärane termiline stabiilsus ja seda saab kuumutada atmosfääris 10,000 kraadini. Oksüdatsiooni ei toimu. CBN-il on mustmetallide jaoks äärmiselt stabiilsed keemilised omadused ja seda saab laialdaselt kasutada terasetoodete töötlemisel.
pilt
⑴ Kuupmeetri boornitriidi lõikeriistade tüübid
Kuubiline boornitriid (CBN) on aine, mida looduses ei eksisteeri. Seda saab jagada monokristalliliseks ja polükristalliliseks, st CBN-i monokristalliks ja polükristalliline kuupboornitriid (polükristalliline kuupbornitriid, edaspidi PCBN). CBN on üks boornitriidi (BN) isomeere ja selle struktuur on sarnane teemandi omaga.
PCBN (polükristalliline kuubikujuline boornitriid) on polükristalliline materjal, mis paagutab peeneid CBN-materjale läbi sidefaasi (TiC, TiN, Al, Ti jne) kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul. Teemanttööriistamaterjal, seda ja teemanti nimetatakse ühiselt ülikõva tööriistamaterjaliks. PCBN-i kasutatakse peamiselt nugade või muude tööriistade valmistamiseks.
PCBN-tööriistad saab jagada integreeritud PCBN-i sisesteks ja tsementeeritud karbiidiga paagutatud PCBN-liitdetailideks.
PCBN-i komposiitdetailide valmistamiseks paagutatakse PCBN-i kiht paksusega {{0}},5–1,0 mm hea tugevuse ja sitkusega tsementeeritud karbiidile. Selle jõudlusel on nii hea sitkus kui ka kõrge kõvadus ja kulumiskindlus. Lahendatud on CBN-i sisetükkide madala paindetugevuse ja keevitusraskuste probleemid.
⑵ Kuubiku boornitriidi peamised omadused ja omadused
Kuigi kuupmeetri boornitriidi kõvadus on teemandi omast veidi madalam, on see palju kõrgem kui teistel kõrge kõvadusega materjalidel. CBN-i silmapaistev eelis on see, et selle termiline stabiilsus on palju kõrgem kui teemandil, mis võib ulatuda üle 1200 kraadi (teemantide puhul 700-800 kraadi). reaktsioon. Kuubilise boornitriidi peamised jõudlusnäitajad on järgmised.
① Kõrge kõvadus ja kulumiskindlus: CBN-i kristallstruktuur on sarnane teemandi omaga ning sellel on teemandiga sarnane kõvadus ja tugevus. PCBN sobib eriti hästi kõrge kõvadusega materjalide töötlemiseks, mida sai enne lihvida ja mille abil saab toorikute pinna kvaliteeti paremaks muuta.
② Kõrge termiline stabiilsus: CBN-i kuumakindlus võib ulatuda 1400-1500 kraadini, mis on peaaegu 1 kord kõrgem kui teemandil (700-800 kraadi). PCBN-tööriistad suudavad lõigata kõrge temperatuuriga sulameid ja karastatud terasid kiirusega, mis on 3–5 korda suurem kui tsementeeritud karbiidtööriistad.
③Suurepärane keemiline stabiilsus: sellel ei ole keemilist koostoimet rauapõhiste materjalidega 1200-1300 kraadi juures ja see ei kulu nii järsult kui teemant ning see suudab säilitada tsementkarbiidi kõvaduse ka praegu; PCBN-tööriistad sobivad karastatud terasest osade ja jahutatud malmi lõikamiseks, neid saab laialdaselt kasutada malmi kiirel lõikamisel.
④ Hea soojusjuhtivus: kuigi CBN-i soojusjuhtivus ei ole nii hea kui teemandil, on PCBN-i soojusjuhtivus erinevate tööriistamaterjalide hulgas teemandi järel teisel kohal ja palju kõrgem kui kiirterasel ja tsementeeritud karbiidil.
⑤ Madal hõõrdetegur: madal hõõrdetegur võib lõikamise ajal vähendada lõikejõudu, vähendada lõiketemperatuuri ja parandada töödeldud pinna kvaliteeti.
⑶ Kuubiku boornitriidi tööriista rakendus
Kuubikujuline boornitriid sobib erinevate raskesti lõigatavate materjalide viimistlemiseks, nagu karastatud teras, kõva malm, kõrgtemperatuuriline sulam, kõvasulam ja pinnapihustusmaterjalid. Töötlemise täpsus võib ulatuda IT5-ni (auk on IT6) ja pinna karedus võib olla nii väike kui Ra1.25-0.20 μm.
Kuubikujulise boornitriidi tööriistamaterjalil on halb sitkus ja paindetugevus. Seetõttu ei sobi kuupmeetri boornitriidi treitööriistad töötlemata töötlemiseks väikese kiiruse ja suure löögikoormusega; Metalli puhul tekib tugev serv, mis kahjustab töödeldud pinda.
3. Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Keraamilistel lõikeriistadel on kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, suurepärane kuumakindlus ja keemiline stabiilsus ning neid ei ole lihtne metalliga siduda. Keraamilised lõiketööriistad on CNC-töötluses väga olulisel kohal. Keraamilistest lõikeriistadest on saanud üks peamisi lõiketööriistu raskesti töödeldavate materjalide kiireks lõikamiseks ja töötlemiseks. Keraamilisi lõiketööriistu kasutatakse laialdaselt kiirlõikamisel, kuivlõikamisel, kõvalõikamisel ja raskesti töödeldavate materjalide lõikamisel. Keraamilised noad suudavad tõhusalt töödelda kõrge kõvadusega materjale, mida traditsioonilised noad üldse töödelda ei saa, ja realiseerida "lihvimise asendamine autoga"; keraamiliste nugade optimaalne lõikekiirus võib olla 2 kuni 10 korda suurem kui tsementeeritud karbiidnugadel, parandades seega oluliselt lõikamistöötlemise tootmisefektiivsust Keraamiliste tööriistamaterjalide peamine tooraine on maapõues kõige enam esinev element. Seetõttu on keraamiliste tööriistade populariseerimine ja rakendamine väga oluline tootlikkuse parandamiseks, töötlemiskulude vähendamiseks ja strateegiliste väärismetallide säästmiseks ning see soodustab ka lõikamistehnoloogia arengut. edusamme.
pilt
⑴ Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid
Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid võib üldiselt jagada kolme kategooriasse: alumiiniumoksiidil põhinev keraamika, räninitriidil põhinev keraamika ja räni-nitriidi-alumiiniumoksiidil põhinev komposiitkeraamika. Nende hulgas on enim kasutatud alumiiniumoksiidil ja räninitriidil põhinevaid keraamilisi tööriistamaterjale. Räninitriidil põhineva keraamika jõudlus on parem kui alumiiniumoksiidil põhineva keraamika oma.
⑵ Keraamiliste lõikeriistade jõudlus ja omadused
Keraamiliste lõikeriistade jõudlusnäitajad on järgmised:
① Kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus: kuigi keraamiliste tööriistade kõvadus ei ole nii kõrge kui PCD-l ja PCBN-il, on see palju kõrgem kui tsementeeritud karbiidist ja kiirterasest tööriistadel, ulatudes 93-95HRA-ni. Keraamiliste tööriistadega saab töödelda suure kõvadusega materjale, mida on raske traditsiooniliste tööriistadega töödelda ning mis sobivad kiireks ja kõvaks lõikamiseks.
② Kõrge temperatuuritaluvus ja hea kuumakindlus: keraamilisi tööriistu saab siiski lõigata kõrgel temperatuuril üle 1200 kraadi. Keraamilistel nugadel on head mehaanilised omadused kõrgel temperatuuril ning A12O3 keraamiliste nugade oksüdatsioonikindlus on eriti hea. Isegi kui lõikeserv on kuumas olekus, saab seda pidevalt kasutada. Seetõttu on keraamiliste tööriistadega võimalik saavutada kuivlõikamine, mis võib säästa lõikevedelikku.
③ Hea keemiline stabiilsus: keraamilisi lõiketööriistu ei ole lihtne metalliga siduda ning need on korrosioonikindlad ja keemiliselt stabiilsed, mis võib vähendada lõikeriistade liimimise kulumist.
④ Madal hõõrdetegur: keraamiliste lõikeriistade ja metalli vaheline afiinsus on väike ning hõõrdetegur on madal, mis võib vähendada lõikejõudu ja lõiketemperatuuri.
⑶ Keraamiliste nugade kasutamine
Keraamika on üks tööriistamaterjale, mida kasutatakse peamiselt kiireks viimistlemiseks ja poolviimistluseks. Keraamilised lõiketööriistad sobivad igat liiki malmi (hallmalm, kõrgtugev malm, tempermalm, jahutatud malm, kõrge legeeritud kulumiskindel malm) ja terase (süsinikkonstruktsiooniteras, legeeritud konstruktsiooniteras, kõrgtugev teras) lõikamiseks , kõrge mangaanisisaldusega teras, karastatud teras jne), saab kasutada ka vasesulamite, grafiidi, tehniliste plastide ja komposiitmaterjalide lõikamiseks.
Keraamiliste tööriistamaterjalide töös on probleeme madala paindetugevuse ja halva löögikindlusega, mis ei sobi lõikamiseks väikese kiiruse ja löögikoormuse korral.
pilt
4. Kaetud lõikeriistade materjalide omadused ja omadused ning lõikeriistade kasutamine
Tööriista katmine on üks olulisi viise tööriista jõudluse parandamiseks. Kaetud lõikeriistade ilmumine on teinud suure läbimurde lõiketööriistade lõikejõudluses. Kaetud tööriist on kaetud ühe või mitme kihiga tulekindla seguga, millel on hea kulumiskindlus tugevamal tööriista korpusel, mis ühendab tööriista põhimiku kõva kattega, nii et tööriista jõudlus paraneb oluliselt. Kaetud lõikeriistad võivad parandada töötlemise efektiivsust, parandada töötlemise täpsust, pikendada tööriista eluiga ja vähendada töötlemiskulusid.
Umbes 80 protsenti uutes CNC-tööpinkides kasutatavatest lõiketööriistadest kasutavad kaetud tööriistu. Kaetud lõiketööriistad on tulevikus CNC-töötluse valdkonnas kõige olulisem tööriistavalik.
pilt
⑴ Kaetud tööriistade tüübid
Erinevate katmismeetodite järgi võib kaetud tööriistad jagada keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) kaetud tööriistadeks ja füüsikalise aurustamise-sadestamise (PVD) kaetud tööriistadeks. Kaetud karbiidtööriistad kasutavad tavaliselt keemilist aurustamist ja sadestamise temperatuur on umbes 1000 kraadi. Kaetud kiirterasest tööriistad kasutavad tavaliselt füüsilist aurustamist ja sadestamise temperatuur on umbes 500 kraadi;
Vastavalt kaetud tööriistade erinevatele alusmaterjalidele võib kaetud tööriistad jagada karbiidkattega tööriistadeks, kiirterasest kaetud tööriistadeks ning keraamika ja ülikõvade materjalide (teemant- ja kuupboornitriid) kaetud tööriistadeks.
Kattematerjali olemuse järgi võib kaetud tööriistad jagada kahte kategooriasse, nimelt "kõva" kattega tööriistad ja "pehme" kattega tööriistad. "Kõva" kattega tööriistade peamised eesmärgid on kõrge kõvadus ja kulumiskindlus. Selle peamised eelised on kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus, tavaliselt TiC- ja TiN-katted. "Pehmete" kattetööriistade eesmärk on madal hõõrdetegur, mida tuntakse ka isemäärivate tööriistadena, ja selle hõõrdumine töödeldava detaili materjaliga Koefitsient on väga madal, ainult umbes 0,1, mis võib vähendada hõõrdetegurit. sidumine, hõõrdumise vähendamine, lõikejõu ja lõiketemperatuuri vähendamine.
Hiljuti töötati välja nanokatte (nanoeoating) tööriist. See kaetud tööriist võib kasutada erinevate kattematerjalide (nt metall/metall, metall/keraamika, keraamika/keraamika jne) erinevaid kombinatsioone, et vastata erinevatele funktsionaalsetele ja jõudlusnõuetele. Õigesti kujundatud nanokate võib muuta tööriista materjalil suurepärased hõõrde- ja kulumisvastased funktsioonid ning isemäärduvad omadused, mis sobib kiireks kuivlõikamiseks.
⑵ Kaetud tööriistade omadused
Kaetud tööriistade tööomadused on järgmised:
① Hea mehaaniline ja lõikejõudlus: kaetud tööriistad ühendavad põhimaterjali ja kattematerjali suurepärased omadused, mis mitte ainult ei säilita aluse head sitkust ja kõrget tugevust
