Комбинацията от усъвършенствано оборудване за обработка и високопроизводителни режещи инструменти с ЦПУ може да даде пълна игра на дължимото му представяне и да постигне добри икономически ползи. С бързото развитие на материалите за режещи инструменти, различни нови материали за режещи инструменти значително подобриха своите физически, механични свойства и производителност на рязане, а диапазонът на тяхното приложение също продължи да се разширява.
снимка
1. Инструменталните материали трябва да имат основни свойства
на
Изборът на инструментален материал има голямо влияние върху живота на инструмента, ефективността на обработката, качеството на обработката и разходите за обработка. Когато инструментът реже, той трябва да издържа на въздействието на високо налягане, висока температура, триене, удар и вибрации. Следователно инструменталният материал трябва да има следните основни свойства:
(1) Твърдост и устойчивост на износване. Твърдостта на материала на инструмента трябва да бъде по-висока от тази на материала на детайла, обикновено над 60HRC. Колкото по-твърд е материалът на инструмента, толкова по-добра е устойчивостта на износване.
(2) Сила и издръжливост. Инструменталните материали трябва да имат висока якост и издръжливост, за да издържат на сили на рязане, удари и вибрации и да предотвратяват крехко счупване и начупване на инструментите.
(3) Устойчивост на топлина. Топлоустойчивостта на материала на инструмента е по-добра, той може да издържи на висока температура на рязане и има добра устойчивост на окисление.
(4) Производителност и икономичност на процеса. Инструменталните материали трябва да имат добра производителност при коване, производителност при термична обработка, производителност при заваряване, производителност при шлайфане и т.н. и трябва да се стремят към високо съотношение производителност-цена.
2. Видове, свойства, характеристики и приложение на инструменталните материали
1. Видове, свойства и характеристики на диамантените инструментални материали и приложения на инструментите
Диамантът е алотроп на въглерода и е най-твърдият материал, открит в природата. Диамантените инструменти имат висока твърдост, висока устойчивост на износване и висока топлопроводимост и се използват широко при обработката на цветни метали и неметални материали. Особено при високоскоростното рязане на алуминий и силициево-алуминиеви сплави, диамантените инструменти са основните видове режещи инструменти, които трудно се заменят. Диамантените инструменти, които могат да постигнат висока ефективност, висока стабилност и обработка с дълъг живот, са незаменими и важни инструменти в съвременната CNC обработка.
снимка
⑴ Видове диамантени инструменти
① Инструмент с естествен диамант: Естественият диамант се използва като режещ инструмент от стотици години. Естественият монокристален диамантен инструмент е фино шлифован и режещият ръб може да бъде изключително остър. Радиусът на режещия ръб може да достигне 0.002μm, което може да реализира ултратънко рязане и може. Това е признат, идеален и незаменим ултрапрецизен машинен инструмент за обработка на изключително висока прецизност на детайла и изключително ниска грапавост на повърхността.
② PCD диамантен инструмент: Естественият диамант е скъп, а поликристалният диамант (PCD) се използва широко при рязане. От началото на 70-те години на миналия век е разработен поликристален диамант (Polycrystauine diamond, PCD за кратко). След успех инструментите с естествен диамант са били заменени с изкуствен поликристален диамант в много случаи. PCD суровините са богати на източници и цената им е само няколко десети до една десета от естествените диаманти.
PCD инструментите не могат да шлифоват изключително остри ръбове и качеството на повърхността на обработените детайли не е толкова добро, колкото това на естествения диамант. В промишлеността не е удобно да се произвеждат PCD пластини със стружколомач. Следователно PCD може да се използва само за фино рязане на цветни метали и неметали и е трудно да се постигне свръхпрецизно огледално рязане.
③ CVD диамантени инструменти: От края на 1970-те до началото на 1980-те, CVD диамантената технология се появява в Япония. CVD диамантът се отнася до синтеза на диамантен филм върху хетерогенни субстрати (като циментиран карбид, керамика и др.) чрез химическо отлагане на пари (CVD). CVD диамантът има абсолютно същата структура и характеристики като естествения диамант.
Производителността на CVD диаманта е много близка до тази на естествения диамант и има предимствата на естествения монокристален диамант и поликристалния диамант (PCD) и преодолява техните недостатъци до известна степен.
⑵ Експлоатационни характеристики на диамантени инструменти
① Изключително висока твърдост и устойчивост на износване: Естественият диамант е най-твърдото вещество, което се среща в природата. Диамантът има изключително висока устойчивост на износване. При обработка на материали с висока твърдост животът на диамантените инструменти е 10 до 100 пъти по-голям от този на инструментите от циментиран карбид или дори стотици пъти.
② Има много нисък коефициент на триене: коефициентът на триене между диаманта и някои цветни метали е по-нисък от този на други режещи инструменти, коефициентът на триене е нисък, деформацията по време на обработката е малка и силата на рязане може бъдат намалени.
③ Режещият ръб е много остър: режещият ръб на диамантените инструменти може да бъде заточен, а естественият монокристален диамантен инструмент може да бъде висок до 0.002-0.008μm, който може да се използва за ултра -тънко рязане и свръхпрецизна обработка.
④ Има висока топлопроводимост: диамантът има висока топлопроводимост и топлопроводимост, топлината при рязане се разсейва лесно и температурата на режещата част на инструмента е ниска.
⑤ Нисък коефициент на топлинно разширение: Коефициентът на топлинно разширение на диаманта е няколко пъти по-малък от този на циментирания карбид и промяната в размера на инструмента, причинена от топлината на рязане, е много малка, което е особено важно за прецизна и свръхпрецизна обработка, която изисква висока точност на размерите.
⑶ Приложение на диамантени инструменти
Диамантените инструменти се използват най-вече за фино рязане и пробиване на цветни метали и неметални материали с висока скорост. Подходящ е за обработка на различни устойчиви на износване неметали, като FRP заготовки за прахова металургия, керамични материали и др.; различни устойчиви на износване цветни метали, като различни силициево-алуминиеви сплави; различни довършителни обработки на цветни метали.
Недостатъкът на диамантените инструменти е, че имат лоша термична стабилност. Когато температурата на рязане надвиши 700 градуса до 800 градуса, тя напълно ще загуби своята твърдост; освен това не е подходящ за рязане на черни метали, тъй като диамантът (въглеродът) лесно се свързва с желязото при високи температури. Атомното действие превръща въглеродните атоми в графитна структура и инструментът лесно се поврежда.
2. Видове, свойства и характеристики на инструментални материали от кубичен борен нитрид и приложения на инструмента
Кубичният борен нитрид (CBN), вторият свръхтвърд материал, синтезиран по метод, подобен на този на диаманта, е на второ място след диаманта по отношение на твърдост и топлопроводимост. Има отлична термична стабилност и може да се нагрява до 10, 000 градуса в атмосферата. Не настъпва окисление. CBN има изключително стабилни химични свойства за черни метали и може да се използва широко при обработката на стоманени продукти.
снимка
⑴ Видове режещи инструменти от кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид (CBN) е вещество, което не съществува в природата. Той може да бъде разделен на монокристален и поликристален, тоест монокристален CBN и поликристален кубичен борен нитрид (поликристален кубичен роден нитрид, наричан PCBN). CBN е един от изомерите на борния нитрид (BN) и неговата структура е подобна на тази на диаманта.
PCBN (поликристален кубичен борен нитрид) е поликристален материал, който синтерира фини CBN материали през свързваща фаза (TiC, TiN, Al, Ti и др.) при висока температура и високо налягане. Диамантен инструментален материал, той и диамантът заедно се наричат свръхтвърд инструментален материал. PCBN се използва главно за направата на ножове или други инструменти.
PCBN инструментите могат да бъдат разделени на интегрални PCBN вложки и PCBN композитни вложки, синтеровани с циментиран карбид.
Композитните вложки от PCBN се изработват чрез синтероване на слой от PCBN с дебелина {{0}}.5 до 1,0 mm върху циментиран карбид с добра здравина и издръжливост. Неговата производителност има както добра издръжливост, така и висока твърдост и устойчивост на износване. Проблемите с ниската якост на огъване и трудностите при заваряване на CBN вложки са решени.
⑵ Основни свойства и характеристики на кубичния борен нитрид
Въпреки че твърдостта на кубичния борен нитрид е малко по-ниска от тази на диаманта, тя е много по-висока от другите материали с висока твърдост. Изключителното предимство на CBN е, че неговата термична стабилност е много по-висока от тази на диаманта, който може да достигне над 1200 градуса (700-800 градуса за диамант). реакция. Основните работни характеристики на кубичния борен нитрид са както следва.
① Висока твърдост и устойчивост на износване: Кристалната структура на CBN е подобна на тази на диаманта и има сходна твърдост и здравина с диаманта. PCBN е особено подходящ за обработка на материали с висока твърдост, които преди това могат да бъдат само шлифовани, и може да получи по-добро качество на повърхността на детайлите.
② Висока термична стабилност: Топлоустойчивостта на CBN може да достигне 1400-1500 степен, което е почти 1 пъти по-висока от тази на диаманта (700-800 степен). PCBN инструментите могат да режат високотемпературни сплави и закалени стомани със скорост 3 до 5 пъти по-висока от тази на инструментите от циментиран карбид.
③Отлична химическа стабилност: Няма химическо взаимодействие с материали на основата на желязо при 1200-1300 степен и няма да се износва толкова рязко, колкото диамантът, и все още може да поддържа твърдостта на циментиран карбид в този момент; PCBN инструментите са подходящи за рязане на части от закалена стомана и охладен чугун, могат да се използват широко при високоскоростно рязане на чугун.
④ Добра топлопроводимост: Въпреки че топлопроводимостта на CBN не е толкова добра, колкото тази на диаманта, топлопроводимостта на PCBN е на второ място след диаманта сред различните материали за инструменти и е много по-висока от тази на бързорежещата стомана и циментирания карбид.
⑤ Нисък коефициент на триене: Ниският коефициент на триене може да намали силата на рязане по време на рязане, да намали температурата на рязане и да подобри качеството на обработената повърхност.
⑶ Приложение на инструмент за кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид е подходящ за довършване на различни трудни за рязане материали като закалена стомана, твърд чугун, високотемпературна сплав, твърда сплав и материали за повърхностно пръскане. Точността на обработка може да достигне IT5 (отворът е IT6), а грапавостта на повърхността може да бъде толкова малка, колкото Ra1.25-0.20μm.
Инструменталният материал от кубичен борен нитрид има лоша издръжливост и якост на огъване. Следователно, инструментите за струговане от кубичен борен нитрид не са подходящи за груба обработка с ниска скорост и високо ударно натоварване; В случай на метал ще се получи силно натрупан ръб, което ще влоши обработената повърхност.
3. Видове, свойства и характеристики на керамичните инструментални материали и приложения на инструментите
Керамичните режещи инструменти имат характеристиките на висока твърдост, добра устойчивост на износване, отлична устойчивост на топлина и химическа стабилност и не се свързват лесно с метал. Керамичните режещи инструменти заемат много важна позиция в CNC обработката. Керамичните режещи инструменти се превърнаха в един от основните режещи инструменти за високоскоростно рязане и обработка на трудни за обработка материали. Керамичните режещи инструменти се използват широко при високоскоростно рязане, сухо рязане, твърдо рязане и рязане на трудни за обработка материали. Керамичните ножове могат ефективно да обработват материали с висока твърдост, които традиционните ножове изобщо не могат да обработват, и реализират „замяна на смилането с кола“; оптималната скорост на рязане на керамичните ножове може да бъде 2 до 10 пъти по-висока от тази на ножовете от циментиран карбид, като по този начин значително подобрява производствената ефективност на обработката на рязане Основната суровина, използвана в материалите за керамични инструменти, е най-разпространеният елемент в земната кора. Следователно популяризирането и прилагането на керамични инструменти е от голямо значение за подобряване на производителността, намаляване на разходите за обработка и спестяване на стратегически благородни метали, а също така ще насърчи значително развитието на технологията за рязане. прогрес.
снимка
⑴ Видове материали за керамични инструменти
Видовете материали за керамични инструменти обикновено могат да бъдат разделени на три категории: керамика на базата на алуминиев оксид, керамика на базата на силициев нитрид и композитна керамика на основата на силициев нитрид-алуминиев оксид. Сред тях най-широко използвани са керамичните инструменти на основата на алуминиев оксид и силициев нитрид. Производителността на керамиката на основата на силициев нитрид е по-добра от тази на керамиката на основата на алуминиев оксид.
⑵ Производителност и характеристики на керамичните режещи инструменти
Характеристиките на работата на керамичните режещи инструменти са както следва:
① Висока твърдост и добра устойчивост на износване: Въпреки че твърдостта на керамичните инструменти не е толкова висока, колкото тази на PCD и PCBN, тя е много по-висока от тази на инструментите от циментиран карбид и бързорежеща стомана, достигайки 93-95HRA. Керамичните инструменти могат да обработват материали с висока твърдост, които са трудни за обработка с традиционни инструменти, и са подходящи за високоскоростно рязане и твърдо рязане.
② Устойчивост на висока температура и добра устойчивост на топлина: Керамичните инструменти все още могат да режат при високи температури над 1200 градуса. Керамичните ножове имат добри високотемпературни механични свойства, а устойчивостта на окисление на керамичните ножове A12O3 е особено добра. Дори ако режещият ръб е нажежен до червено, той може да се използва непрекъснато. Следователно, керамичните инструменти могат да постигнат сухо рязане, което може да спести режеща течност.
③ Добра химическа стабилност: керамичните режещи инструменти не се свързват лесно с метал и са устойчиви на корозия и химически стабилни, което може да намали износването на свързване на режещите инструменти.
④ Нисък коефициент на триене: Афинитетът между керамичните режещи инструменти и метала е малък, а коефициентът на триене е нисък, което може да намали силата на рязане и температурата на рязане.
⑶ Приложение на керамични ножове
Керамиката е един от инструменталните материали, използвани главно за високоскоростна довършителна и полудовършителна обработка. Керамичните режещи инструменти са подходящи за рязане на всички видове чугун (сив чугун, сферографитен чугун, ковък чугун, охладен чугун, високолегиран износоустойчив чугун) и стомана (въглеродна структурна стомана, легирана структурна стомана, високоякостна стомана , стомана с високо съдържание на манган, закалена стомана и др.), може също да се използва за рязане на медни сплави, графит, инженерни пластмаси и композитни материали.
Има проблеми с ниската якост на огъване и слабата якост на удар при работата на керамичните инструменти, които не са подходящи за рязане при ниска скорост и ударно натоварване.
снимка
4. Свойства и характеристики на материалите за режещи инструменти с покритие и приложение на режещите инструменти
Покритието на инструмента е един от важните начини за подобряване на работата на инструмента. Появата на режещите инструменти с покритие направи голям пробив в ефективността на рязане на режещите инструменти. Инструментът с покритие е покрит с един или повече слоя огнеупорна смес с добра устойчивост на износване върху по-твърдото тяло на инструмента, което съчетава основата на инструмента с твърдото покритие, така че работата на инструмента е значително подобрена. Режещите инструменти с покритие могат да подобрят ефективността на обработката, да подобрят точността на обработката, да удължат живота на инструмента и да намалят разходите за обработка.
Около 80 процента от режещите инструменти, използвани в новите машини с ЦПУ, използват инструменти с покритие. Режещите инструменти с покритие ще бъдат най-важното разнообразие от инструменти в областта на обработката с ЦПУ в бъдеще.
снимка
⑴ Видове инструменти с покритие
Според различните методи за нанасяне на покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с покритие с химическо отлагане на пари (CVD) и инструменти с покритие с физическо отлагане на пари (PVD). Покритите карбидни инструменти обикновено използват химическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 1000 градуса. Инструментите с високоскоростна стомана с покритие обикновено използват физическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 500 градуса;
Според различните материали на субстрата на инструментите с покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с карбидно покритие, инструменти с покритие от високоскоростна стомана и инструменти с покритие върху керамика и свръхтвърди материали (диамант и кубичен борен нитрид).
Според естеството на материала за покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на две категории, а именно инструменти с „твърдо“ покритие и инструменти с „меко“ покритие. Основните цели, преследвани от инструментите с "твърдо" покритие, са висока твърдост и устойчивост на износване Основните му предимства са висока твърдост и добра устойчивост на износване, обикновено TiC и TiN покрития. Целта, преследвана от инструментите за "меко" покритие, е нисък коефициент на триене, известен също като самосмазващи се инструменти, и неговото триене с материала на детайла Коефициентът е много нисък, само около 0.1, което може да намали свързване, намаляване на триенето, намаляване на силата на рязане и температурата на рязане.
Наскоро разработен инструмент за нано покритие (Nanoeoating). Този инструмент с покритие може да използва различни комбинации от различни материали за покритие (като метал/метал, метал/керамика, керамика/керамика и т.н.), за да отговори на различни функционални и работни изисквания. Правилно проектираното нанопокритие може да направи материала на инструмента с отлични функции против триене и износване и самосмазващи свойства, което е подходящо за високоскоростно сухо рязане.
⑵ Характеристики на инструментите с покритие
Характеристиките на работата на инструментите с покритие са както следва:
① Добра механична и режеща производителност: Инструментите с покритие съчетават отличните свойства на основния материал и материала на покритието, което не само поддържа добрата издръжливост и висока якост на основата
Комбинацията от усъвършенствано оборудване за обработка и високопроизводителни режещи инструменти с ЦПУ може да даде пълна игра на дължимото му представяне и да постигне добри икономически ползи. С бързото развитие на материалите за режещи инструменти, различни нови материали за режещи инструменти значително подобриха своите физически, механични свойства и производителност на рязане, а диапазонът на тяхното приложение също продължи да се разширява.
снимка
1. Инструменталните материали трябва да имат основни свойства
на
Изборът на инструментален материал има голямо влияние върху живота на инструмента, ефективността на обработката, качеството на обработката и разходите за обработка. Когато инструментът реже, той трябва да издържа на въздействието на високо налягане, висока температура, триене, удар и вибрации. Следователно инструменталният материал трябва да има следните основни свойства:
(1) Твърдост и устойчивост на износване. Твърдостта на материала на инструмента трябва да бъде по-висока от тази на материала на детайла, обикновено над 60HRC. Колкото по-твърд е материалът на инструмента, толкова по-добра е устойчивостта на износване.
(2) Сила и издръжливост. Инструменталните материали трябва да имат висока якост и издръжливост, за да издържат на сили на рязане, удари и вибрации и да предотвратяват крехко счупване и начупване на инструментите.
(3) Устойчивост на топлина. Топлоустойчивостта на материала на инструмента е по-добра, той може да издържи на висока температура на рязане и има добра устойчивост на окисление.
(4) Производителност и икономичност на процеса. Инструменталните материали трябва да имат добра производителност при коване, производителност при термична обработка, производителност при заваряване, производителност при шлайфане и т.н. и трябва да се стремят към високо съотношение производителност-цена.
2. Видове, свойства, характеристики и приложение на инструменталните материали
1. Видове, свойства и характеристики на диамантените инструментални материали и приложения на инструментите
Диамантът е алотроп на въглерода и е най-твърдият материал, открит в природата. Диамантените инструменти имат висока твърдост, висока устойчивост на износване и висока топлопроводимост и се използват широко при обработката на цветни метали и неметални материали. Особено при високоскоростното рязане на алуминий и силициево-алуминиеви сплави, диамантените инструменти са основните видове режещи инструменти, които трудно се заменят. Диамантените инструменти, които могат да постигнат висока ефективност, висока стабилност и обработка с дълъг живот, са незаменими и важни инструменти в съвременната CNC обработка.
снимка
⑴ Видове диамантени инструменти
① Инструмент с естествен диамант: Естественият диамант се използва като режещ инструмент от стотици години. Естественият монокристален диамантен инструмент е фино шлифован и режещият ръб може да бъде изключително остър. Радиусът на режещия ръб може да достигне 0.002μm, което може да реализира ултратънко рязане и може. Това е признат, идеален и незаменим ултрапрецизен машинен инструмент за обработка на изключително висока прецизност на детайла и изключително ниска грапавост на повърхността.
② PCD диамантен инструмент: Естественият диамант е скъп, а поликристалният диамант (PCD) се използва широко при рязане. От началото на 70-те години на миналия век е разработен поликристален диамант (Polycrystauine diamond, PCD за кратко). След успех инструментите с естествен диамант са били заменени с изкуствен поликристален диамант в много случаи. PCD суровините са богати на източници и цената им е само няколко десети до една десета от естествените диаманти.
PCD инструментите не могат да шлифоват изключително остри ръбове и качеството на повърхността на обработените детайли не е толкова добро, колкото това на естествения диамант. В промишлеността не е удобно да се произвеждат PCD пластини със стружколомач. Следователно PCD може да се използва само за фино рязане на цветни метали и неметали и е трудно да се постигне свръхпрецизно огледално рязане.
③ CVD диамантени инструменти: От края на 1970-те до началото на 1980-те, CVD диамантената технология се появява в Япония. CVD диамантът се отнася до синтеза на диамантен филм върху хетерогенни субстрати (като циментиран карбид, керамика и др.) чрез химическо отлагане на пари (CVD). CVD диамантът има абсолютно същата структура и характеристики като естествения диамант.
Производителността на CVD диаманта е много близка до тази на естествения диамант и има предимствата на естествения монокристален диамант и поликристалния диамант (PCD) и преодолява техните недостатъци до известна степен.
⑵ Експлоатационни характеристики на диамантени инструменти
① Изключително висока твърдост и устойчивост на износване: Естественият диамант е най-твърдото вещество, което се среща в природата. Диамантът има изключително висока устойчивост на износване. При обработка на материали с висока твърдост животът на диамантените инструменти е 10 до 100 пъти по-голям от този на инструментите от циментиран карбид или дори стотици пъти.
② Има много нисък коефициент на триене: коефициентът на триене между диаманта и някои цветни метали е по-нисък от този на други режещи инструменти, коефициентът на триене е нисък, деформацията по време на обработката е малка и силата на рязане може бъдат намалени.
③ Режещият ръб е много остър: режещият ръб на диамантените инструменти може да бъде заточен, а естественият монокристален диамантен инструмент може да бъде висок до 0.002-0.008μm, който може да се използва за ултра -тънко рязане и свръхпрецизна обработка.
④ Има висока топлопроводимост: диамантът има висока топлопроводимост и топлопроводимост, топлината при рязане се разсейва лесно и температурата на режещата част на инструмента е ниска.
⑤ Нисък коефициент на топлинно разширение: Коефициентът на топлинно разширение на диаманта е няколко пъти по-малък от този на циментирания карбид и промяната в размера на инструмента, причинена от топлината на рязане, е много малка, което е особено важно за прецизна и свръхпрецизна обработка, която изисква висока точност на размерите.
⑶ Приложение на диамантени инструменти
Диамантените инструменти се използват най-вече за фино рязане и пробиване на цветни метали и неметални материали с висока скорост. Подходящ е за обработка на различни устойчиви на износване неметали, като FRP заготовки за прахова металургия, керамични материали и др.; различни устойчиви на износване цветни метали, като различни силициево-алуминиеви сплави; различни довършителни обработки на цветни метали.
Недостатъкът на диамантените инструменти е, че имат лоша термична стабилност. Когато температурата на рязане надвиши 700 градуса до 800 градуса, тя напълно ще загуби своята твърдост; освен това не е подходящ за рязане на черни метали, тъй като диамантът (въглеродът) лесно се свързва с желязото при високи температури. Атомното действие превръща въглеродните атоми в графитна структура и инструментът лесно се поврежда.
2. Видове, свойства и характеристики на инструментални материали от кубичен борен нитрид и приложения на инструмента
Кубичният борен нитрид (CBN), вторият свръхтвърд материал, синтезиран по метод, подобен на този на диаманта, е на второ място след диаманта по отношение на твърдост и топлопроводимост. Има отлична термична стабилност и може да се нагрява до 10, 000 градуса в атмосферата. Не настъпва окисление. CBN има изключително стабилни химични свойства за черни метали и може да се използва широко при обработката на стоманени продукти.
снимка
⑴ Видове режещи инструменти от кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид (CBN) е вещество, което не съществува в природата. Той може да бъде разделен на монокристален и поликристален, тоест монокристален CBN и поликристален кубичен борен нитрид (поликристален кубичен роден нитрид, наричан PCBN). CBN е един от изомерите на борния нитрид (BN) и неговата структура е подобна на тази на диаманта.
PCBN (поликристален кубичен борен нитрид) е поликристален материал, който синтерира фини CBN материали през свързваща фаза (TiC, TiN, Al, Ti и др.) при висока температура и високо налягане. Диамантен инструментален материал, той и диамантът заедно се наричат свръхтвърд инструментален материал. PCBN се използва главно за направата на ножове или други инструменти.
PCBN инструментите могат да бъдат разделени на интегрални PCBN вложки и PCBN композитни вложки, синтеровани с циментиран карбид.
Композитните вложки от PCBN се изработват чрез синтероване на слой от PCBN с дебелина {{0}}.5 до 1,0 mm върху циментиран карбид с добра здравина и издръжливост. Неговата производителност има както добра издръжливост, така и висока твърдост и устойчивост на износване. Проблемите с ниската якост на огъване и трудностите при заваряване на CBN вложки са решени.
⑵ Основни свойства и характеристики на кубичния борен нитрид
Въпреки че твърдостта на кубичния борен нитрид е малко по-ниска от тази на диаманта, тя е много по-висока от другите материали с висока твърдост. Изключителното предимство на CBN е, че неговата термична стабилност е много по-висока от тази на диаманта, който може да достигне над 1200 градуса (700-800 градуса за диамант). реакция. Основните работни характеристики на кубичния борен нитрид са както следва.
① Висока твърдост и устойчивост на износване: Кристалната структура на CBN е подобна на тази на диаманта и има сходна твърдост и здравина с диаманта. PCBN е особено подходящ за обработка на материали с висока твърдост, които преди това могат да бъдат само шлифовани, и може да получи по-добро качество на повърхността на детайлите.
② Висока термична стабилност: Топлоустойчивостта на CBN може да достигне 1400-1500 степен, което е почти 1 пъти по-висока от тази на диаманта (700-800 степен). PCBN инструментите могат да режат високотемпературни сплави и закалени стомани със скорост 3 до 5 пъти по-висока от тази на инструментите от циментиран карбид.
③Отлична химическа стабилност: Няма химическо взаимодействие с материали на основата на желязо при 1200-1300 степен и няма да се износва толкова рязко, колкото диамантът, и все още може да поддържа твърдостта на циментиран карбид в този момент; PCBN инструментите са подходящи за рязане на части от закалена стомана и охладен чугун, могат да се използват широко при високоскоростно рязане на чугун.
④ Добра топлопроводимост: Въпреки че топлопроводимостта на CBN не е толкова добра, колкото тази на диаманта, топлопроводимостта на PCBN е на второ място след диаманта сред различните материали за инструменти и е много по-висока от тази на бързорежещата стомана и циментирания карбид.
⑤ Нисък коефициент на триене: Ниският коефициент на триене може да намали силата на рязане по време на рязане, да намали температурата на рязане и да подобри качеството на обработената повърхност.
⑶ Приложение на инструмент за кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид е подходящ за довършване на различни трудни за рязане материали като закалена стомана, твърд чугун, високотемпературна сплав, твърда сплав и материали за повърхностно пръскане. Точността на обработка може да достигне IT5 (отворът е IT6), а грапавостта на повърхността може да бъде толкова малка, колкото Ra1.25-0.20μm.
Инструменталният материал от кубичен борен нитрид има лоша издръжливост и якост на огъване. Следователно, инструментите за струговане от кубичен борен нитрид не са подходящи за груба обработка с ниска скорост и високо ударно натоварване; В случай на метал ще се получи силно натрупан ръб, което ще влоши обработената повърхност.
3. Видове, свойства и характеристики на керамичните инструментални материали и приложения на инструментите
Керамичните режещи инструменти имат характеристиките на висока твърдост, добра устойчивост на износване, отлична устойчивост на топлина и химическа стабилност и не се свързват лесно с метал. Керамичните режещи инструменти заемат много важна позиция в CNC обработката. Керамичните режещи инструменти се превърнаха в един от основните режещи инструменти за високоскоростно рязане и обработка на трудни за обработка материали. Керамичните режещи инструменти се използват широко при високоскоростно рязане, сухо рязане, твърдо рязане и рязане на трудни за обработка материали. Керамичните ножове могат ефективно да обработват материали с висока твърдост, които традиционните ножове изобщо не могат да обработват, и реализират „замяна на смилането с кола“; оптималната скорост на рязане на керамичните ножове може да бъде 2 до 10 пъти по-висока от тази на ножовете от циментиран карбид, като по този начин значително подобрява производствената ефективност на обработката на рязане Основната суровина, използвана в материалите за керамични инструменти, е най-разпространеният елемент в земната кора. Следователно популяризирането и прилагането на керамични инструменти е от голямо значение за подобряване на производителността, намаляване на разходите за обработка и спестяване на стратегически благородни метали, а също така ще насърчи значително развитието на технологията за рязане. прогрес.
снимка
⑴ Видове материали за керамични инструменти
Видовете материали за керамични инструменти обикновено могат да бъдат разделени на три категории: керамика на базата на алуминиев оксид, керамика на базата на силициев нитрид и композитна керамика на основата на силициев нитрид-алуминиев оксид. Сред тях най-широко използвани са керамичните инструменти на основата на алуминиев оксид и силициев нитрид. Производителността на керамиката на основата на силициев нитрид е по-добра от тази на керамиката на основата на алуминиев оксид.
⑵ Производителност и характеристики на керамичните режещи инструменти
Характеристиките на работата на керамичните режещи инструменти са както следва:
① Висока твърдост и добра устойчивост на износване: Въпреки че твърдостта на керамичните инструменти не е толкова висока, колкото тази на PCD и PCBN, тя е много по-висока от тази на инструментите от циментиран карбид и бързорежеща стомана, достигайки 93-95HRA. Керамичните инструменти могат да обработват материали с висока твърдост, които са трудни за обработка с традиционни инструменти, и са подходящи за високоскоростно рязане и твърдо рязане.
② Устойчивост на висока температура и добра устойчивост на топлина: Керамичните инструменти все още могат да режат при високи температури над 1200 градуса. Керамичните ножове имат добри високотемпературни механични свойства, а устойчивостта на окисление на керамичните ножове A12O3 е особено добра. Дори ако режещият ръб е нажежен до червено, той може да се използва непрекъснато. Следователно, керамичните инструменти могат да постигнат сухо рязане, което може да спести режеща течност.
③ Добра химическа стабилност: керамичните режещи инструменти не се свързват лесно с метал и са устойчиви на корозия и химически стабилни, което може да намали износването на свързване на режещите инструменти.
④ Нисък коефициент на триене: Афинитетът между керамичните режещи инструменти и метала е малък, а коефициентът на триене е нисък, което може да намали силата на рязане и температурата на рязане.
⑶ Приложение на керамични ножове
Керамиката е един от инструменталните материали, използвани главно за високоскоростна довършителна и полудовършителна обработка. Керамичните режещи инструменти са подходящи за рязане на всички видове чугун (сив чугун, сферографитен чугун, ковък чугун, охладен чугун, високолегиран износоустойчив чугун) и стомана (въглеродна структурна стомана, легирана структурна стомана, високоякостна стомана , стомана с високо съдържание на манган, закалена стомана и др.), може също да се използва за рязане на медни сплави, графит, инженерни пластмаси и композитни материали.
Има проблеми с ниската якост на огъване и слабата якост на удар при работата на керамичните инструменти, които не са подходящи за рязане при ниска скорост и ударно натоварване.
снимка
4. Свойства и характеристики на материалите за режещи инструменти с покритие и приложение на режещите инструменти
Покритието на инструмента е един от важните начини за подобряване на работата на инструмента. Появата на режещите инструменти с покритие направи голям пробив в ефективността на рязане на режещите инструменти. Инструментът с покритие е покрит с един или повече слоя огнеупорна смес с добра устойчивост на износване върху по-твърдото тяло на инструмента, което съчетава основата на инструмента с твърдото покритие, така че работата на инструмента е значително подобрена. Режещите инструменти с покритие могат да подобрят ефективността на обработката, да подобрят точността на обработката, да удължат живота на инструмента и да намалят разходите за обработка.
Около 80 процента от режещите инструменти, използвани в новите машини с ЦПУ, използват инструменти с покритие. Режещите инструменти с покритие ще бъдат най-важното разнообразие от инструменти в областта на обработката с ЦПУ в бъдеще.
снимка
⑴ Видове инструменти с покритие
Според различните методи за нанасяне на покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с покритие с химическо отлагане на пари (CVD) и инструменти с покритие с физическо отлагане на пари (PVD). Покритите карбидни инструменти обикновено използват химическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 1000 градуса. Инструментите с високоскоростна стомана с покритие обикновено използват физическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 500 градуса;
Според различните материали на субстрата на инструментите с покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с карбидно покритие, инструменти с покритие от високоскоростна стомана и инструменти с покритие върху керамика и свръхтвърди материали (диамант и кубичен борен нитрид).
Според естеството на материала за покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на две категории, а именно инструменти с „твърдо“ покритие и инструменти с „меко“ покритие. Основните цели, преследвани от инструментите с "твърдо" покритие, са висока твърдост и устойчивост на износване Основните му предимства са висока твърдост и добра устойчивост на износване, обикновено TiC и TiN покрития. Целта, преследвана от инструментите за "меко" покритие, е нисък коефициент на триене, известен също като самосмазващи се инструменти, и неговото триене с материала на детайла Коефициентът е много нисък, само около 0.1, което може да намали свързване, намаляване на триенето, намаляване на силата на рязане и температурата на рязане.
Наскоро разработен инструмент за нано покритие (Nanoeoating). Този инструмент с покритие може да използва различни комбинации от различни материали за покритие (като метал/метал, метал/керамика, керамика/керамика и т.н.), за да отговори на различни функционални и работни изисквания. Правилно проектираното нанопокритие може да направи материала на инструмента с отлични функции против триене и износване и самосмазващи свойства, което е подходящо за високоскоростно сухо рязане.
⑵ Характеристики на инструментите с покритие
Характеристиките на работата на инструментите с покритие са както следва:
① Добра механична и режеща производителност: Инструментите с покритие съчетават отличните свойства на основния материал и материала на покритието, което не само поддържа добрата издръжливост и висока якост на основата
