Поєднання сучасного технологічного обладнання та високопродуктивних ріжучих інструментів з ЧПК може забезпечити належну продуктивність і отримати хороші економічні вигоди. Зі швидким розвитком матеріалів для ріжучих інструментів різні нові матеріали для ріжучих інструментів значно покращили свої фізичні, механічні властивості та ефективність різання, а діапазон їх застосування також продовжує розширюватися.
картина
1. Інструментальні матеріали повинні мати основні властивості
в
Вибір інструментального матеріалу має великий вплив на термін служби інструменту, ефективність обробки, якість обробки та вартість обробки. Під час різання інструмент повинен витримувати вплив високого тиску, високої температури, тертя, ударів і вібрації. Отже, інструментальний матеріал повинен мати такі основні властивості:
(1) Твердість і зносостійкість. Твердість матеріалу інструменту має бути вищою, ніж матеріал заготовки, як правило, вище 60HRC. Чим твердіший матеріал інструменту, тим краща зносостійкість.
(2) Міцність і міцність. Інструментальні матеріали повинні мати високу міцність і ударну в'язкість, щоб протистояти силам різання, ударам і вібрації, а також запобігати крихкому руйнуванню і сколу інструментів.
(3) Термостійкість. Термостійкість матеріалу інструменту краща, він може витримувати високу температуру різання та має хорошу стійкість до окислення.
(4) Продуктивність та економічність процесу. Інструментальні матеріали повинні мати хороші показники кування, термообробки, зварювання, шліфування тощо, а також повинні прагнути до високого співвідношення продуктивності та ціни.
2. Види, властивості, характеристики та застосування інструментальних матеріалів
1. Види, властивості та характеристики алмазних інструментальних матеріалів та застосування інструменту
Алмаз є алотропом вуглецю, і це найтвердіший матеріал, знайдений у природі. Алмазний інструмент має високу твердість, високу зносостійкість і високу теплопровідність, і широко використовується в обробці кольорових металів і неметалевих матеріалів. Особливо при високошвидкісному різанні алюмінію та кремнієво-алюмінієвих сплавів алмазні інструменти є основними типами ріжучих інструментів, які важко замінити. Алмазні інструменти, які можуть досягти високої ефективності, високої стабільності та довговічності обробки, є незамінними та важливими інструментами в сучасній обробці з ЧПК.
картина
⑴ Види алмазного інструменту
① Інструмент з натурального алмазу: натуральний алмаз використовувався як ріжучий інструмент протягом сотень років. Інструмент з натурального монокристалічного алмазу був тонко відшліфований, і ріжучу кромку можна відточити надзвичайно гостро. Радіус ріжучої кромки може сягати 0,002 мкм, що дозволяє реалізувати надтонке різання та може. Це визнаний, ідеальний і незамінний надточний обробний інструмент для обробки заготовок із надзвичайно високою точністю та надзвичайно низькою шорсткістю поверхні.
② Алмазний інструмент PCD: природний алмаз дорогий, а полікристалічний алмаз (PCD) широко використовується для різання. З початку 1970-х років було розроблено полікристалічний алмаз (скорочено Polycrystauine diamond, PCD). Після успіху природні алмазні інструменти часто замінювалися штучними полікристалічними алмазами. Сировина PCD багата на джерела, і її ціна становить лише кілька десятих до однієї десятої природних алмазів.
Інструменти PCD не можуть шліфувати надзвичайно гострі краї, а якість поверхні оброблених заготовок не така висока, як у природного алмазу. У промисловості незручно виготовляти пластини PCD зі стружколомами. Тому PCD можна використовувати лише для тонкого різання кольорових металів і неметалів, і важко досягти надточного дзеркального різання.
③ Алмазний інструмент CVD: з кінця 1970-х до початку 1980-х років алмазна технологія CVD з’явилася в Японії. CVD-алмаз відноситься до синтезу алмазної плівки на гетерогенних підкладках (таких як цементований карбід, кераміка тощо) шляхом хімічного осадження з парової фази (CVD). Алмаз CVD має точно таку ж структуру та характеристики, що й природний алмаз.
Ефективність CVD-алмазу дуже близька до природного алмазу, і вона має переваги природного монокристалічного алмазу та полікристалічного алмазу (PCD) і певною мірою усуває їхні недоліки.
⑵ Експлуатаційні характеристики алмазного інструменту
① Надзвичайно висока твердість і зносостійкість: природний алмаз є найтвердішою речовиною, знайденою в природі. Алмаз має надзвичайно високу зносостійкість. При обробці матеріалів високої твердості термін служби алмазних інструментів у 10-100 разів перевищує термін служби твердосплавних інструментів або навіть у сотні разів.
② Він має дуже низький коефіцієнт тертя: коефіцієнт тертя між алмазом і деякими кольоровими металами нижчий, ніж у інших ріжучих інструментів, коефіцієнт тертя низький, деформація під час обробки невелика, а сила різання може бути зменшеним.
③ Ріжуча кромка дуже гостра: ріжучу кромку алмазних інструментів можна заточити, а висота природного монокристалічного алмазного інструменту може досягати 0.002-0.008 мкм, що можна використовувати для ультра -тонке різання та надточна обробка.
④ Має високу теплопровідність: алмаз має високу теплопровідність і температуропровідність, тепло від різання легко розсіюється, а температура ріжучої частини інструменту низька.
⑤ Низький коефіцієнт теплового розширення: коефіцієнт теплового розширення алмазу в кілька разів менший, ніж у цементованого карбіду, і зміна розміру інструменту, спричинена нагріванням різання, дуже мала, що особливо важливо для точної та надточної обробки, яка вимагає високої точність розмірів.
⑶ Застосування алмазного інструменту
Алмазний інструмент в основному використовується для тонкого різання і розточування кольорових металів і неметалевих матеріалів на високій швидкості. Він підходить для обробки різних зносостійких неметалів, таких як заготовки порошкової металургії FRP, керамічні матеріали тощо; різні зносостійкі кольорові метали, наприклад різні кремнієво-алюмінієві сплави; різна фінішна обробка кольорових металів.
Недоліком алмазного інструменту є погана термічна стійкість. Коли температура різання перевищує 700 градусів до 800 градусів, він повністю втратить свою твердість; крім того, він не підходить для різання чорних металів, тому що алмаз (вуглець) легко зв'язується із залізом при високих температурах. Атомна дія перетворює атоми вуглецю на структуру графіту, і інструмент легко пошкодити.
2. Види, властивості та характеристики інструментальних матеріалів із кубічного нітриду бору та їх застосування
Кубічний нітрид бору (CBN), другий надтвердий матеріал, синтезований методом, подібним до алмазу, поступається лише алмазу за твердістю та теплопровідністю. Він має відмінну термічну стабільність і може нагріватися до 10, 000 градусів в атмосфері. Окислення не відбувається. CBN має надзвичайно стабільні хімічні властивості для чорних металів і може широко використовуватися в обробці сталевих виробів.
картина
⑴ Типи ріжучих інструментів з кубічного нітриду бору
Кубічний нітрид бору (CBN) — речовина, якої не існує в природі. Його можна розділити на монокристал і полікристал, тобто монокристал CBN і полікристалічний кубічний нітрид бору (полікристалічний кубічний нітрид, відомий як PCBN). CBN є одним із ізомерів нітриду бору (BN), і його структура схожа на структуру алмазу.
PCBN (полікристалічний кубічний нітрид бору) — це полікристалічний матеріал, який спікає дрібні CBN матеріали через фазу зв’язку (TiC, TiN, Al, Ti тощо) під високою температурою та високим тиском. Алмазний інструментальний матеріал, його та алмаз спільно називають надтвердим інструментальним матеріалом. PCBN в основному використовується для виготовлення ножів та інших інструментів.
Інструменти PCBN можна розділити на цілісні пластини PCBN і композитні пластини PCBN, спечені з твердим сплавом.
Композитні вставки PCBN виготовляються шляхом спікання шару PCBN товщиною від {{0}}.5 до 1,0 мм на цементованому карбіді з хорошою міцністю та в’язкістю. Його продуктивність має як хорошу міцність, так і високу твердість і зносостійкість. Вирішено проблеми низької міцності на вигин і труднощі зварювання вставок CBN.
⑵ Основні властивості та характеристики кубічного нітриду бору
Незважаючи на те, що твердість кубічного нітриду бору трохи поступається алмазу, вона набагато вище, ніж у інших високотвердих матеріалів. Визначною перевагою CBN є те, що його термічна стабільність набагато вища, ніж у алмазу, який може досягати вище 1200 градусів (700-800 градусів для алмазу). реакція. Основні експлуатаційні характеристики кубічного нітриду бору наступні.
① Висока твердість і зносостійкість: кристалічна структура CBN схожа на структуру алмазу, а твердість і міцність аналогічні алмазу. PCBN особливо підходить для обробки матеріалів високої твердості, які раніше можна було тільки шліфувати, і може отримати кращу якість поверхні заготовок.
② Висока термічна стабільність: термостійкість CBN може досягати 1400-1500 градуса, що майже в 1 раз вище, ніж у алмазу (700-800 ступеня). Інструменти PCBN можуть різати високотемпературні сплави та загартовані сталі зі швидкістю в 3-5 разів вищою, ніж інструменти з твердого сплаву.
③Відмінна хімічна стабільність: він не має хімічної взаємодії з матеріалами на основі заліза на рівні 1200-1300, і він не зношується так різко, як алмаз, і все ще може зберігати твердість цементованого карбіду в цей час; Інструменти PCBN підходять для різання деталей із загартованої сталі та охолодженого чавуну, можуть широко використовуватись у високошвидкісному різанні чавуну.
④ Хороша теплопровідність: хоча теплопровідність CBN не така висока, як у алмазу, теплопровідність PCBN є другою після алмазу серед різних інструментальних матеріалів і набагато вища, ніж у швидкорізальної сталі та твердого сплаву.
⑤ Низький коефіцієнт тертя: низький коефіцієнт тертя може зменшити силу різання під час різання, знизити температуру різання та покращити якість обробленої поверхні.
⑶ Застосування інструменту з кубічного нітриду бору
Кубічний нітрид бору підходить для обробки різних матеріалів, які важко різати, таких як загартована сталь, твердий чавун, високотемпературний сплав, твердий сплав і матеріали для напилення поверхні. Точність обробки може досягати IT5 (отвір IT6), а шорсткість поверхні може бути лише Ra1.25-0.20 мкм.
Інструментальний матеріал з кубічного нітриду бору має низьку міцність і міцність на вигин. Тому токарні інструменти з кубічного нітриду бору не підходять для грубої обробки з низькою швидкістю і високим ударним навантаженням; У випадку з металом з’являться сильні нарощені кромки, що погіршить оброблену поверхню.
3. Види, властивості та характеристики керамічних інструментальних матеріалів та застосування інструментів
Керамічні ріжучі інструменти мають такі характеристики, як висока твердість, хороша зносостійкість, чудова термостійкість і хімічна стабільність, і їх непросто склеїти з металом. Керамічні ріжучі інструменти займають дуже важливе місце в обробці з ЧПУ. Керамічні ріжучі інструменти стали одними з основних ріжучих інструментів для високошвидкісного різання та обробки важкооброблюваних матеріалів. Керамічні ріжучі інструменти широко використовуються для високошвидкісного різання, сухого різання, жорсткого різання та різання важкооброблюваних матеріалів. Керамічні ножі можуть ефективно обробляти високотверді матеріали, які традиційні ножі взагалі не можуть обробляти, і реалізувати «заміну шліфування машиною»; оптимальна швидкість різання керамічних ножів може бути в 2-10 разів вищою, ніж у ножів з цементованого карбіду, що значно підвищує ефективність обробки різання. Основна сировина, яка використовується для виробництва керамічних інструментальних матеріалів, є найпоширенішим елементом у земній корі. Тому популяризація та застосування керамічних інструментів має велике значення для підвищення продуктивності, зниження витрат на обробку та збереження стратегічних дорогоцінних металів, а також значно сприятиме розвитку технології різання. прогрес.
картина
⑴ Види керамічних інструментальних матеріалів
Типи керамічних інструментальних матеріалів загалом можна розділити на три категорії: кераміка на основі оксиду алюмінію, кераміка на основі нітриду кремнію та композитна кераміка на основі нітриду кремнію та оксиду алюмінію. Серед них найбільш широко використовуються керамічні інструментальні матеріали на основі оксиду алюмінію та нітриду кремнію. Ефективність кераміки на основі нітриду кремнію краща, ніж у кераміки на основі оксиду алюмінію.
⑵ Продуктивність і характеристики керамічних ріжучих інструментів
Експлуатаційні характеристики керамічних ріжучих інструментів наступні:
① Висока твердість і хороша зносостійкість: хоча твердість керамічних інструментів не така висока, як у PCD і PCBN, вона набагато вища, ніж у інструментів із цементованого твердого сплаву та швидкорізальної сталі, досягаючи 93-95HRA. Керамічні інструменти можуть обробляти матеріали високої твердості, які важко обробляти традиційними інструментами, і підходять для високошвидкісного різання та жорсткого різання.
② Стійкість до високих температур і хороша термостійкість: керамічні інструменти можуть різати при високих температурах вище 1200 градусів. Керамічні ножі мають хороші високотемпературні механічні властивості, а стійкість до окислення керамічних ножів A12O3 особливо хороша. Навіть якщо ріжуча кромка знаходиться в розпеченому стані, її можна використовувати постійно. Таким чином, керамічні інструменти можуть досягати сухого різання, що може заощадити ріжучу рідину.
③ Хороша хімічна стабільність: керамічні ріжучі інструменти важко з’єднати з металом, вони стійкі до корозії та хімічно стабільні, що може зменшити зношування ріжучих інструментів.
④ Низький коефіцієнт тертя: спорідненість між керамічними ріжучими інструментами та металом невелика, а коефіцієнт тертя низький, що може зменшити силу різання та температуру різання.
⑶ Застосування керамічних ножів
Кераміка є одним з інструментальних матеріалів, які в основному використовуються для високошвидкісної обробки та напівобробки. Керамічні ріжучі інструменти підходять для різання всіх видів чавуну (сірого чавуну, ковкого чавуну, ковкого чавуну, охолодженого чавуну, високолегованого зносостійкого чавуну) і сталі (вуглецевої конструкційної сталі, легованої конструкційної сталі, високоміцної сталі). , сталь з високим вмістом марганцю, загартована сталь тощо), також можна використовувати для різання мідних сплавів, графіту, конструкційних пластмас і композитних матеріалів.
Існують проблеми низької міцності на вигин і поганої ударної в'язкості в продуктивності керамічних інструментальних матеріалів, які не підходять для різання при низькій швидкості та ударному навантаженні.
картина
4. Властивості та характеристики матеріалів ріжучого інструменту з покриттям та застосування ріжучого інструменту
Нанесення покриття на інструмент є одним із важливих способів поліпшення його роботи. Поява ріжучих інструментів з покриттям зробила великий прорив у продуктивності ріжучих інструментів. Інструмент з покриттям покритий одним або декількома шарами вогнетривкої суміші з хорошою зносостійкістю на міцнішому корпусі інструменту, який поєднує основу інструмента з твердим покриттям, завдяки чому продуктивність інструменту значно покращується. Ріжучі інструменти з покриттям можуть покращити ефективність обробки, підвищити точність обробки, подовжити термін служби інструменту та зменшити витрати на обробку.
Близько 80 відсотків різальних інструментів, які використовуються в нових верстатах з ЧПК, використовують інструменти з покриттям. Ріжучі інструменти з покриттям у майбутньому стануть найважливішою різноманітністю інструментів у сфері обробки з ЧПК.
картина
⑴ Типи інструментів з покриттям
Відповідно до різних методів покриття, інструменти з покриттям можна розділити на інструменти з покриттям хімічним осадженням з парової фази (CVD) і інструменти з покриттям фізичного осадження з парової фази (PVD). Інструменти з твердого сплаву з покриттям зазвичай використовують хімічне осадження з парової фази, а температура осадження становить близько 1000 градусів. Інструменти з високошвидкісної сталі з покриттям зазвичай використовують фізичне осадження з парової фази, а температура осадження становить близько 500 градусів;
Відповідно до різних матеріалів підкладки інструментів з покриттям, інструменти з покриттям можна розділити на інструменти з твердосплавним покриттям, інструменти з покриттям зі швидкорізальної сталі та інструменти з покриттям на кераміці та надтвердих матеріалах (алмаз і кубічний нітрид бору).
Відповідно до природи матеріалу покриття інструменти з покриттям можна розділити на дві категорії, а саме інструменти з «твердим» покриттям та інструменти з «м’яким» покриттям. Основними цілями, які переслідують інструменти з «твердим» покриттям, є висока твердість і зносостійкість. Його головними перевагами є висока твердість і хороша зносостійкість, як правило, покриття TiC і TiN. Метою, яку переслідують інструменти з «м’яким» покриттям, є низький коефіцієнт тертя, також відомий як самозмащувальні інструменти, і його тертя об матеріал заготовки. Коефіцієнт дуже низький, лише близько 0.1, що може зменшити склеювання, зменшити тертя, зменшити силу різання та температуру різання.
Нещодавно розроблений інструмент для нанопокриття (Nanoeoating). Цей інструмент із покриттям може використовувати різні комбінації різних матеріалів покриття (таких як метал/метал, метал/кераміка, кераміка/кераміка тощо), щоб відповідати різним функціональним вимогам і вимогам до продуктивності. Правильно сконструйоване нанопокриття може надати інструментальному матеріалу відмінні антифрикційні та протизносні функції та властивості самозмащення, що підходить для високошвидкісного сухого різання.
⑵ Характеристики інструментів з покриттям
Експлуатаційні характеристики інструментів з покриттям наступні:
① Хороша механічна та ріжуча продуктивність: інструменти з покриттям поєднують у собі чудові властивості основного матеріалу та матеріалу покриття, що не лише зберігає гарну в’язкість і високу міцність основи
Поєднання сучасного технологічного обладнання та високопродуктивних ріжучих інструментів з ЧПК може забезпечити належну продуктивність і отримати хороші економічні вигоди. Зі швидким розвитком матеріалів для ріжучих інструментів різні нові матеріали для ріжучих інструментів значно покращили свої фізичні, механічні властивості та ефективність різання, а діапазон їх застосування також продовжує розширюватися.
картина
1. Інструментальні матеріали повинні мати основні властивості
в
Вибір інструментального матеріалу має великий вплив на термін служби інструменту, ефективність обробки, якість обробки та вартість обробки. Під час різання інструмент повинен витримувати вплив високого тиску, високої температури, тертя, ударів і вібрації. Отже, інструментальний матеріал повинен мати такі основні властивості:
(1) Твердість і зносостійкість. Твердість матеріалу інструменту має бути вищою, ніж матеріал заготовки, як правило, вище 60HRC. Чим твердіший матеріал інструменту, тим краща зносостійкість.
(2) Міцність і міцність. Інструментальні матеріали повинні мати високу міцність і ударну в'язкість, щоб протистояти силам різання, ударам і вібрації, а також запобігати крихкому руйнуванню і сколу інструментів.
(3) Термостійкість. Термостійкість матеріалу інструменту краща, він може витримувати високу температуру різання та має хорошу стійкість до окислення.
(4) Продуктивність та економічність процесу. Інструментальні матеріали повинні мати хороші показники кування, термообробки, зварювання, шліфування тощо, а також повинні прагнути до високого співвідношення продуктивності та ціни.
2. Види, властивості, характеристики та застосування інструментальних матеріалів
1. Види, властивості та характеристики алмазних інструментальних матеріалів та застосування інструменту
Алмаз є алотропом вуглецю, і це найтвердіший матеріал, знайдений у природі. Алмазний інструмент має високу твердість, високу зносостійкість і високу теплопровідність, і широко використовується в обробці кольорових металів і неметалевих матеріалів. Особливо при високошвидкісному різанні алюмінію та кремнієво-алюмінієвих сплавів алмазні інструменти є основними типами ріжучих інструментів, які важко замінити. Алмазні інструменти, які можуть досягти високої ефективності, високої стабільності та довговічності обробки, є незамінними та важливими інструментами в сучасній обробці з ЧПК.
картина
⑴ Види алмазного інструменту
① Інструмент з натурального алмазу: натуральний алмаз використовувався як ріжучий інструмент протягом сотень років. Інструмент з натурального монокристалічного алмазу був тонко відшліфований, і ріжучу кромку можна відточити надзвичайно гостро. Радіус ріжучої кромки може сягати 0,002 мкм, що дозволяє реалізувати надтонке різання та може. Це визнаний, ідеальний і незамінний надточний обробний інструмент для обробки заготовок із надзвичайно високою точністю та надзвичайно низькою шорсткістю поверхні.
② Алмазний інструмент PCD: природний алмаз дорогий, а полікристалічний алмаз (PCD) широко використовується для різання. З початку 1970-х років було розроблено полікристалічний алмаз (скорочено Polycrystauine diamond, PCD). Після успіху природні алмазні інструменти часто замінювалися штучними полікристалічними алмазами. Сировина PCD багата на джерела, і її ціна становить лише кілька десятих до однієї десятої природних алмазів.
Інструменти PCD не можуть шліфувати надзвичайно гострі краї, а якість поверхні оброблених заготовок не така висока, як у природного алмазу. У промисловості незручно виготовляти пластини PCD зі стружколомами. Тому PCD можна використовувати лише для тонкого різання кольорових металів і неметалів, і важко досягти надточного дзеркального різання.
③ Алмазний інструмент CVD: з кінця 1970-х до початку 1980-х років алмазна технологія CVD з’явилася в Японії. CVD-алмаз відноситься до синтезу алмазної плівки на гетерогенних підкладках (таких як цементований карбід, кераміка тощо) шляхом хімічного осадження з парової фази (CVD). Алмаз CVD має точно таку ж структуру та характеристики, що й природний алмаз.
Ефективність CVD-алмазу дуже близька до природного алмазу, і вона має переваги природного монокристалічного алмазу та полікристалічного алмазу (PCD) і певною мірою усуває їхні недоліки.
⑵ Експлуатаційні характеристики алмазного інструменту
① Надзвичайно висока твердість і зносостійкість: природний алмаз є найтвердішою речовиною, знайденою в природі. Алмаз має надзвичайно високу зносостійкість. При обробці матеріалів високої твердості термін служби алмазних інструментів у 10-100 разів перевищує термін служби твердосплавних інструментів або навіть у сотні разів.
② Він має дуже низький коефіцієнт тертя: коефіцієнт тертя між алмазом і деякими кольоровими металами нижчий, ніж у інших ріжучих інструментів, коефіцієнт тертя низький, деформація під час обробки невелика, а сила різання може бути зменшеним.
③ Ріжуча кромка дуже гостра: ріжучу кромку алмазних інструментів можна заточити, а висота природного монокристалічного алмазного інструменту може досягати 0.002-0.008 мкм, що можна використовувати для ультра -тонке різання та надточна обробка.
④ Має високу теплопровідність: алмаз має високу теплопровідність і температуропровідність, тепло від різання легко розсіюється, а температура ріжучої частини інструменту низька.
⑤ Низький коефіцієнт теплового розширення: коефіцієнт теплового розширення алмазу в кілька разів менший, ніж у цементованого карбіду, і зміна розміру інструменту, спричинена нагріванням різання, дуже мала, що особливо важливо для точної та надточної обробки, яка вимагає високої точність розмірів.
⑶ Застосування алмазного інструменту
Алмазний інструмент в основному використовується для тонкого різання і розточування кольорових металів і неметалевих матеріалів на високій швидкості. Він підходить для обробки різних зносостійких неметалів, таких як заготовки порошкової металургії FRP, керамічні матеріали тощо; різні зносостійкі кольорові метали, наприклад різні кремнієво-алюмінієві сплави; різна фінішна обробка кольорових металів.
Недоліком алмазного інструменту є погана термічна стійкість. Коли температура різання перевищує 700 градусів до 800 градусів, він повністю втратить свою твердість; крім того, він не підходить для різання чорних металів, тому що алмаз (вуглець) легко зв'язується із залізом при високих температурах. Атомна дія перетворює атоми вуглецю на структуру графіту, і інструмент легко пошкодити.
2. Види, властивості та характеристики інструментальних матеріалів із кубічного нітриду бору та їх застосування
Кубічний нітрид бору (CBN), другий надтвердий матеріал, синтезований методом, подібним до алмазу, поступається лише алмазу за твердістю та теплопровідністю. Він має відмінну термічну стабільність і може нагріватися до 10, 000 градусів в атмосфері. Окислення не відбувається. CBN має надзвичайно стабільні хімічні властивості для чорних металів і може широко використовуватися в обробці сталевих виробів.
картина
⑴ Типи ріжучих інструментів з кубічного нітриду бору
Кубічний нітрид бору (CBN) — речовина, якої не існує в природі. Його можна розділити на монокристал і полікристал, тобто монокристал CBN і полікристалічний кубічний нітрид бору (полікристалічний кубічний нітрид, відомий як PCBN). CBN є одним із ізомерів нітриду бору (BN), і його структура схожа на структуру алмазу.
PCBN (полікристалічний кубічний нітрид бору) — це полікристалічний матеріал, який спікає дрібні CBN матеріали через фазу зв’язку (TiC, TiN, Al, Ti тощо) під високою температурою та високим тиском. Алмазний інструментальний матеріал, його та алмаз спільно називають надтвердим інструментальним матеріалом. PCBN в основному використовується для виготовлення ножів та інших інструментів.
Інструменти PCBN можна розділити на цілісні пластини PCBN і композитні пластини PCBN, спечені з твердим сплавом.
Композитні вставки PCBN виготовляються шляхом спікання шару PCBN товщиною від {{0}}.5 до 1,0 мм на цементованому карбіді з хорошою міцністю та в’язкістю. Його продуктивність має як хорошу міцність, так і високу твердість і зносостійкість. Вирішено проблеми низької міцності на вигин і труднощі зварювання вставок CBN.
⑵ Основні властивості та характеристики кубічного нітриду бору
Незважаючи на те, що твердість кубічного нітриду бору трохи поступається алмазу, вона набагато вище, ніж у інших високотвердих матеріалів. Визначною перевагою CBN є те, що його термічна стабільність набагато вища, ніж у алмазу, який може досягати вище 1200 градусів (700-800 градусів для алмазу). реакція. Основні експлуатаційні характеристики кубічного нітриду бору наступні.
① Висока твердість і зносостійкість: кристалічна структура CBN схожа на структуру алмазу, а твердість і міцність аналогічні алмазу. PCBN особливо підходить для обробки матеріалів високої твердості, які раніше можна було тільки шліфувати, і може отримати кращу якість поверхні заготовок.
② Висока термічна стабільність: термостійкість CBN може досягати 1400-1500 градуса, що майже в 1 раз вище, ніж у алмазу (700-800 ступеня). Інструменти PCBN можуть різати високотемпературні сплави та загартовані сталі зі швидкістю в 3-5 разів вищою, ніж інструменти з твердого сплаву.
③Відмінна хімічна стабільність: він не має хімічної взаємодії з матеріалами на основі заліза на рівні 1200-1300, і він не зношується так різко, як алмаз, і все ще може зберігати твердість цементованого карбіду в цей час; Інструменти PCBN підходять для різання деталей із загартованої сталі та охолодженого чавуну, можуть широко використовуватись у високошвидкісному різанні чавуну.
④ Хороша теплопровідність: хоча теплопровідність CBN не така висока, як у алмазу, теплопровідність PCBN є другою після алмазу серед різних інструментальних матеріалів і набагато вища, ніж у швидкорізальної сталі та твердого сплаву.
⑤ Низький коефіцієнт тертя: низький коефіцієнт тертя може зменшити силу різання під час різання, знизити температуру різання та покращити якість обробленої поверхні.
⑶ Застосування інструменту з кубічного нітриду бору
Кубічний нітрид бору підходить для обробки різних матеріалів, які важко різати, таких як загартована сталь, твердий чавун, високотемпературний сплав, твердий сплав і матеріали для напилення поверхні. Точність обробки може досягати IT5 (отвір IT6), а шорсткість поверхні може бути лише Ra1.25-0.20 мкм.
Інструментальний матеріал з кубічного нітриду бору має низьку міцність і міцність на вигин. Тому токарні інструменти з кубічного нітриду бору не підходять для грубої обробки з низькою швидкістю і високим ударним навантаженням; У випадку з металом з’являться сильні нарощені кромки, що погіршить оброблену поверхню.
3. Види, властивості та характеристики керамічних інструментальних матеріалів та застосування інструментів
Керамічні ріжучі інструменти мають такі характеристики, як висока твердість, хороша зносостійкість, чудова термостійкість і хімічна стабільність, і їх непросто склеїти з металом. Керамічні ріжучі інструменти займають дуже важливе місце в обробці з ЧПУ. Керамічні ріжучі інструменти стали одними з основних ріжучих інструментів для високошвидкісного різання та обробки важкооброблюваних матеріалів. Керамічні ріжучі інструменти широко використовуються для високошвидкісного різання, сухого різання, жорсткого різання та різання важкооброблюваних матеріалів. Керамічні ножі можуть ефективно обробляти високотверді матеріали, які традиційні ножі взагалі не можуть обробляти, і реалізувати «заміну шліфування машиною»; оптимальна швидкість різання керамічних ножів може бути в 2-10 разів вищою, ніж у ножів з цементованого карбіду, що значно підвищує ефективність обробки різання. Основна сировина, яка використовується для виробництва керамічних інструментальних матеріалів, є найпоширенішим елементом у земній корі. Тому популяризація та застосування керамічних інструментів має велике значення для підвищення продуктивності, зниження витрат на обробку та збереження стратегічних дорогоцінних металів, а також значно сприятиме розвитку технології різання. прогрес.
картина
⑴ Види керамічних інструментальних матеріалів
Типи керамічних інструментальних матеріалів загалом можна розділити на три категорії: кераміка на основі оксиду алюмінію, кераміка на основі нітриду кремнію та композитна кераміка на основі нітриду кремнію та оксиду алюмінію. Серед них найбільш широко використовуються керамічні інструментальні матеріали на основі оксиду алюмінію та нітриду кремнію. Ефективність кераміки на основі нітриду кремнію краща, ніж у кераміки на основі оксиду алюмінію.
⑵ Продуктивність і характеристики керамічних ріжучих інструментів
Експлуатаційні характеристики керамічних ріжучих інструментів наступні:
① Висока твердість і хороша зносостійкість: хоча твердість керамічних інструментів не така висока, як у PCD і PCBN, вона набагато вища, ніж у інструментів із цементованого твердого сплаву та швидкорізальної сталі, досягаючи 93-95HRA. Керамічні інструменти можуть обробляти матеріали високої твердості, які важко обробляти традиційними інструментами, і підходять для високошвидкісного різання та жорсткого різання.
② Стійкість до високих температур і хороша термостійкість: керамічні інструменти можуть різати при високих температурах вище 1200 градусів. Керамічні ножі мають хороші високотемпературні механічні властивості, а стійкість до окислення керамічних ножів A12O3 особливо хороша. Навіть якщо ріжуча кромка знаходиться в розпеченому стані, її можна використовувати постійно. Таким чином, керамічні інструменти можуть досягати сухого різання, що може заощадити ріжучу рідину.
③ Хороша хімічна стабільність: керамічні ріжучі інструменти важко з’єднати з металом, вони стійкі до корозії та хімічно стабільні, що може зменшити зношування ріжучих інструментів.
④ Низький коефіцієнт тертя: спорідненість між керамічними ріжучими інструментами та металом невелика, а коефіцієнт тертя низький, що може зменшити силу різання та температуру різання.
⑶ Застосування керамічних ножів
Кераміка є одним з інструментальних матеріалів, які в основному використовуються для високошвидкісної обробки та напівобробки. Керамічні ріжучі інструменти підходять для різання всіх видів чавуну (сірого чавуну, ковкого чавуну, ковкого чавуну, охолодженого чавуну, високолегованого зносостійкого чавуну) і сталі (вуглецевої конструкційної сталі, легованої конструкційної сталі, високоміцної сталі). , сталь з високим вмістом марганцю, загартована сталь тощо), також можна використовувати для різання мідних сплавів, графіту, конструкційних пластмас і композитних матеріалів.
Існують проблеми низької міцності на вигин і поганої ударної в'язкості в продуктивності керамічних інструментальних матеріалів, які не підходять для різання при низькій швидкості та ударному навантаженні.
картина
4. Властивості та характеристики матеріалів ріжучого інструменту з покриттям та застосування ріжучого інструменту
Нанесення покриття на інструмент є одним із важливих способів поліпшення його роботи. Поява ріжучих інструментів з покриттям зробила великий прорив у продуктивності ріжучих інструментів. Інструмент з покриттям покритий одним або декількома шарами вогнетривкої суміші з хорошою зносостійкістю на міцнішому корпусі інструменту, який поєднує основу інструмента з твердим покриттям, завдяки чому продуктивність інструменту значно покращується. Ріжучі інструменти з покриттям можуть покращити ефективність обробки, підвищити точність обробки, подовжити термін служби інструменту та зменшити витрати на обробку.
Близько 80 відсотків різальних інструментів, які використовуються в нових верстатах з ЧПК, використовують інструменти з покриттям. Ріжучі інструменти з покриттям у майбутньому стануть найважливішою різноманітністю інструментів у сфері обробки з ЧПК.
картина
⑴ Типи інструментів з покриттям
Відповідно до різних методів покриття, інструменти з покриттям можна розділити на інструменти з покриттям хімічним осадженням з парової фази (CVD) і інструменти з покриттям фізичного осадження з парової фази (PVD). Інструменти з твердого сплаву з покриттям зазвичай використовують хімічне осадження з парової фази, а температура осадження становить близько 1000 градусів. Інструменти з високошвидкісної сталі з покриттям зазвичай використовують фізичне осадження з парової фази, а температура осадження становить близько 500 градусів;
Відповідно до різних матеріалів підкладки інструментів з покриттям, інструменти з покриттям можна розділити на інструменти з твердосплавним покриттям, інструменти з покриттям зі швидкорізальної сталі та інструменти з покриттям на кераміці та надтвердих матеріалах (алмаз і кубічний нітрид бору).
Відповідно до природи матеріалу покриття інструменти з покриттям можна розділити на дві категорії, а саме інструменти з «твердим» покриттям та інструменти з «м’яким» покриттям. Основними цілями, які переслідують інструменти з «твердим» покриттям, є висока твердість і зносостійкість. Його головними перевагами є висока твердість і хороша зносостійкість, як правило, покриття TiC і TiN. Метою, яку переслідують інструменти з «м’яким» покриттям, є низький коефіцієнт тертя, також відомий як самозмащувальні інструменти, і його тертя об матеріал заготовки. Коефіцієнт дуже низький, лише близько 0.1, що може зменшити склеювання, зменшити тертя, зменшити силу різання та температуру різання.
Нещодавно розроблений інструмент для нанопокриття (Nanoeoating). Цей інструмент із покриттям може використовувати різні комбінації різних матеріалів покриття (таких як метал/метал, метал/кераміка, кераміка/кераміка тощо), щоб відповідати різним функціональним вимогам і вимогам до продуктивності. Правильно сконструйоване нанопокриття може надати інструментальному матеріалу відмінні антифрикційні та протизносні функції та властивості самозмащення, що підходить для високошвидкісного сухого різання.
⑵ Характеристики інструментів з покриттям
Експлуатаційні характеристики інструментів з покриттям наступні:
① Хороша механічна та ріжуча продуктивність: інструменти з покриттям поєднують у собі чудові властивості основного матеріалу та матеріалу покриття, що не лише зберігає гарну в’язкість і високу міцність основи
