Kombinationen av avancerad bearbetningsutrustning och högpresterande CNC-skärverktyg kan ge fullt spel åt dess prestanda och uppnå goda ekonomiska fördelar. Med den snabba utvecklingen av skärverktygsmaterial har olika nya skärverktygsmaterial avsevärt förbättrat sina fysiska, mekaniska egenskaper och skärprestanda, och deras användningsområde har också fortsatt att expandera.
bild
1. Verktygsmaterial ska ha grundläggande egenskaper
de
Valet av verktygsmaterial har stor inverkan på verktygets livslängd, bearbetningseffektivitet, bearbetningskvalitet och bearbetningskostnad. När verktyget skär måste det tåla effekterna av högt tryck, hög temperatur, friktion, stötar och vibrationer. Därför bör verktygsmaterialet ha följande grundläggande egenskaper:
(1) Hårdhet och slitstyrka. Hårdheten på verktygsmaterialet måste vara högre än arbetsstyckets material, vanligtvis över 60HRC. Ju hårdare verktygsmaterialet är, desto bättre slitstyrka.
(2) Styrka och seghet. Verktygsmaterial bör ha hög hållfasthet och seghet för att motstå skärkrafter, stötar och vibrationer och förhindra spröda brott och flisning av verktyg.
(3) Värmebeständighet. Värmebeständigheten hos verktygsmaterialet är bättre, det tål hög skärtemperatur och det har bra oxidationsbeständighet.
(4) Processprestanda och ekonomi. Verktygsmaterial bör ha bra smidesprestanda, värmebehandlingsprestanda, svetsprestanda, slipprestanda, etc., och bör eftersträva ett högt förhållande mellan prestanda och pris.
2. Typer, egenskaper, egenskaper och tillämpningar av verktygsmaterial
1. Typer, egenskaper och egenskaper hos diamantverktygsmaterial och verktygstillämpningar
Diamant är en allotrop av kol, och det är det hårdaste materialet som finns i naturen. Diamantverktyg har hög hårdhet, hög slitstyrka och hög värmeledningsförmåga och används i stor utsträckning vid bearbetning av icke-järnmetaller och icke-metalliska material. Särskilt vid höghastighetsskärning av aluminium och kisel-aluminiumlegeringar är diamantverktyg huvudtyperna av skärverktyg som är svåra att ersätta. Diamantverktyg som kan uppnå hög effektivitet, hög stabilitet och bearbetning med lång livslängd är oumbärliga och viktiga verktyg i modern CNC-bearbetning.
bild
⑴ Typer av diamantverktyg
① Naturligt diamantverktyg: Naturligt diamant har använts som skärverktyg i hundratals år. Det naturliga enkristalldiamantverktyget har finslipats och skäreggen kan slipas extremt skarp. Skäreggens radie kan nå 0.002μm, vilket kan realisera ultratunn skärning och kan Det är ett erkänt, idealiskt och oersättligt ultraprecisionsbearbetningsverktyg för bearbetning av extremt hög precision i arbetsstycket och extremt låg ytjämnhet.
② PCD-diamantverktyg: Naturlig diamant är dyrt, och polykristallin diamant (PCD) används ofta vid skärning. Sedan början av 1970-talet utvecklades polykristallin diamant (Polycrystauine diamant, förkortat PCD) Efter framgång har naturliga diamantverktyg ersatts av artificiell polykristallin diamant vid många tillfällen. PCD-råvaror är rika på källor och priset är bara några tiondelar till en tiondel av naturliga diamanter.
PCD-verktyg kan inte slipa extremt vassa kanter, och ytkvaliteten på de bearbetade arbetsstyckena är inte lika bra som den hos naturlig diamant. Det är inte bekvämt att tillverka PCD-skär med spånbrytare i industrin. Därför kan PCD endast användas för finskärning av icke-järnmetaller och icke-metaller, och det är svårt att uppnå ultraprecision spegelskärning.
③ CVD-diamantverktyg: Från slutet av 1970-talet till början av 1980-talet dök CVD-diamantteknologi upp i Japan. CVD-diamant hänvisar till syntesen av diamantfilm på heterogena substrat (såsom hårdmetall, keramik, etc.) genom kemisk ångavsättning (CVD). CVD diamant har exakt samma struktur och egenskaper som naturlig diamant.
Prestanda för CVD-diamanter är mycket nära den för naturlig diamant, och den har fördelarna med naturlig enkristalldiamant och polykristallin diamant (PCD), och övervinner deras brister i viss utsträckning.
⑵ Prestandaegenskaper hos diamantverktyg
① Extremt hög hårdhet och slitstyrka: Naturlig diamant är det hårdaste ämnet som finns i naturen. Diamant har extremt hög slitstyrka. Vid bearbetning av material med hög hårdhet är livslängden för diamantverktyg 10 till 100 gånger den för hårdmetallverktyg, eller till och med hundratals gånger.
② Den har en mycket låg friktionskoefficient: friktionskoefficienten mellan diamant och vissa icke-järnmetaller är lägre än för andra skärverktyg, friktionskoefficienten är låg, deformationen under bearbetningen är liten och skärkraften kan minskas.
③ Skäreggen är mycket skarp: skäreggen på diamantverktyg kan slipas och det naturliga enkristalldiamantverktyget kan vara så högt som 0.002-0.008μm, vilket kan användas för ultraljud -Tunn skärning och ultraprecisionsbearbetning.
④ Har hög värmeledningsförmåga: diamant har hög värmeledningsförmåga och termisk diffusivitet, skärvärme avleds lätt och temperaturen på verktygets skärande del är låg.
⑤ Låg värmeutvidgningskoefficient: Den termiska expansionskoefficienten för diamant är flera gånger mindre än den för hårdmetall, och förändringen i verktygsstorlek som orsakas av skärvärme är mycket liten, vilket är särskilt viktigt för precision och ultraprecisionsbearbetning som kräver hög dimensionell noggrannhet.
⑶ Användning av diamantverktyg
Diamantverktyg används mest för finskärning och borrning av icke-järnmetaller och icke-metalliska material med hög hastighet. Den är lämplig för bearbetning av olika slitstarka icke-metaller, såsom FRP-pulvermetallurgiämnen, keramiska material, etc.; olika slitstarka icke-järnmetaller, såsom olika kisel-aluminiumlegeringar; olika icke-järnmetaller efterbehandling bearbetning.
Nackdelen med diamantverktyg är att de har dålig termisk stabilitet. När skärtemperaturen överstiger 700 grader till 800 grader kommer den helt att förlora sin hårdhet; dessutom är den inte lämplig för skärning av järnmetaller, eftersom diamant (kol) är lätt att binda med järn vid höga temperaturer. Atomverkan omvandlar kolatomerna till en grafitstruktur, och verktyget skadas lätt.
2. Typer, egenskaper och egenskaper hos verktygsmaterial och verktygstillämpningar för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN), det andra superhårda materialet som syntetiseras med en metod som liknar den för diamant, är näst efter diamant när det gäller hårdhet och värmeledningsförmåga. Den har utmärkt termisk stabilitet och kan värmas upp till 10,000 grader i atmosfären. Oxidation förekommer inte. CBN har extremt stabila kemiska egenskaper för järnmetaller och kan användas i stor utsträckning vid bearbetning av stålprodukter.
bild
⑴ Typer av skärverktyg för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) är ett ämne som inte finns i naturen. Det kan delas in i enkristallin och polykristallin, det vill säga CBN-enkristallin och polykristallin kubisk bornitrid (polykristallin kubisk bornnitrid, kallad PCBN). CBN är en av isomererna av bornitrid (BN), och dess struktur liknar diamantens.
PCBN (polykristallin kubisk bornitrid) är ett polykristallint material som sintrar fina CBN-material genom en bindningsfas (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) under hög temperatur och högt tryck. Diamantverktygsmaterial, det och diamant kallas tillsammans för superhårt verktygsmaterial. PCBN används främst för att tillverka knivar eller andra verktyg.
PCBN-verktyg kan delas in i integrerade PCBN-skär och PCBN-kompositskär sintrade med hårdmetall.
PCBN-kompositskär tillverkas genom att sintra ett lager av PCBN med en tjocklek på {{0}},5 till 1,0 mm på en hårdmetall med god hållfasthet och seghet. Dess prestanda har både god seghet och hög hårdhet och slitstyrka. Problemen med låg böjhållfasthet och svetssvårigheter för CBN-skär är lösta.
⑵ Huvudegenskaper och egenskaper hos kubisk bornitrid
Även om hårdheten hos kubisk bornitrid är något sämre än diamant, är den mycket högre än andra material med hög hårdhet. Den enastående fördelen med CBN är att dess termiska stabilitet är mycket högre än för diamant, som kan nå över 1200 grader (700-800 grad för diamant). reaktion. De huvudsakliga prestandaegenskaperna för kubisk bornitrid är följande.
① Hög hårdhet och slitstyrka: CBNs kristallstruktur liknar diamantens och har liknande hårdhet och styrka som diamant. PCBN är särskilt lämplig för bearbetning av material med hög hårdhet som endast kunde slipas tidigare och kan få bättre ytkvalitet på arbetsstycken.
② Hög termisk stabilitet: Värmebeständigheten hos CBN kan nå 1400-1500 grad, vilket är nästan 1 gånger högre än diamant (700-800 grad). PCBN-verktyg kan skära högtemperaturlegeringar och härdade stål med en hastighet som är 3 till 5 gånger högre än den för hårdmetallverktyg.
③Utmärkt kemisk stabilitet: Den har ingen kemisk interaktion med järnbaserade material vid 1200-1300 grad , och den kommer inte att slitas ut lika kraftigt som diamant, och den kan fortfarande bibehålla hårdheten hos hårdmetall vid denna tidpunkt; PCBN-verktyg är lämpliga för skärning av härdat ståldelar och kylt gjutjärn, kan användas i stor utsträckning vid höghastighetsskärning av gjutjärn.
④ Bra värmeledningsförmåga: Även om värmeledningsförmågan för CBN inte är lika bra som den för diamant, är värmeledningsförmågan för PCBN näst efter diamant bland olika verktygsmaterial och är mycket högre än den för höghastighetstål och hårdmetall.
⑤ Låg friktionskoefficient: En låg friktionskoefficient kan minska skärkraften under skärning, minska skärtemperaturen och förbättra kvaliteten på den bearbetade ytan.
⑶ Verktygsapplikation för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid är lämplig för efterbehandling av olika svårklippta material som härdat stål, hårt gjutjärn, högtemperaturlegering, hårdlegering och ytspraymaterial. Bearbetningsnoggrannheten kan nå IT5 (hålet är IT6), och ytjämnheten kan vara så liten som Ra1.25-0.20μm.
Verktygsmaterial för kubisk bornitrid har dålig seghet och böjhållfasthet. Därför är svarvverktyg av kubisk bornitrid inte lämpliga för grov bearbetning med låg hastighet och hög slagbelastning; Svår uppbyggd kant kommer att uppstå i fallet med metall, vilket kommer att försämra den bearbetade ytan.
3. Typer, egenskaper och egenskaper hos keramiska verktygsmaterial och verktygstillämpningar
Keramiska skärverktyg har egenskaperna hög hårdhet, god slitstyrka, utmärkt värmebeständighet och kemisk stabilitet och är inte lätta att binda med metall. Keramiska skärverktyg intar en mycket viktig position inom CNC-bearbetning. Keramiska skärverktyg har blivit ett av de viktigaste skärverktygen för höghastighetsskärning och bearbetning av svårbearbetade material. Keramiska skärverktyg används i stor utsträckning vid höghastighetsskärning, torrskärning, hård skärning och skärning av svårbearbetade material. Keramiska knivar kan effektivt bearbeta höghårda material som traditionella knivar inte kan bearbeta alls, och inser att "ersätta slipning med en bil"; den optimala skärhastigheten för keramiska knivar kan vara 2 till 10 gånger högre än den för hårdmetallknivar, vilket avsevärt förbättrar produktionseffektiviteten för skärande bearbetning. Det huvudsakliga råmaterialet som används i keramiska verktygsmaterial är det vanligaste elementet i jordskorpan. Därför är populariseringen och tillämpningen av keramiska verktyg av stor betydelse för att förbättra produktiviteten, minska bearbetningskostnaderna och spara strategiska ädelmetaller, och kommer också att i hög grad främja utvecklingen av skärteknik. framsteg.
bild
⑴ Typer av keramiska verktygsmaterial
Typerna av keramiska verktygsmaterial kan generellt delas in i tre kategorier: aluminiumoxidbaserad keramik, kiselnitridbaserad keramik och kompositkiselnitrid-aluminiumoxidbaserad keramik. Bland dem är aluminiumoxidbaserade och kiselnitridbaserade keramiska verktygsmaterial de mest använda. Prestanda hos kiselnitridbaserad keramik är överlägsen den hos aluminiumbaserad keramik.
⑵ Prestanda och egenskaper hos keramiska skärverktyg
Prestandaegenskaperna för keramiska skärverktyg är följande:
① Hög hårdhet och bra slitstyrka: Även om hårdheten för keramiska verktyg inte är lika hög som för PCD och PCBN, är den mycket högre än hårdmetall- och höghastighetsstålverktyg och når 93-95HRA. Keramiska verktyg kan bearbeta material med hög hårdhet som är svåra att bearbeta med traditionella verktyg, och är lämpliga för höghastighetsskärning och hård skärning.
② Hög temperaturbeständighet och bra värmebeständighet: Keramiska verktyg kan fortfarande skära vid höga temperaturer över 1200 grader. Keramiska knivar har goda mekaniska egenskaper vid hög temperatur, och oxidationsbeständigheten hos A12O3 keramiska knivar är särskilt bra. Även om skäreggen är i ett glödhett tillstånd kan den användas kontinuerligt. Därför kan keramiska verktyg uppnå torrskärning, vilket kan spara skärvätska.
③ Bra kemisk stabilitet: keramiska skärverktyg är inte lätta att binda med metall och är korrosionsbeständiga och kemiskt stabila, vilket kan minska bindningsslitaget på skärverktyg.
④ Låg friktionskoefficient: Affiniteten mellan keramiska skärverktyg och metall är liten, och friktionskoefficienten är låg, vilket kan minska skärkraften och skärtemperaturen.
⑶ Applicering av keramiska knivar
Keramik är ett av de verktygsmaterial som främst används för höghastighetsfinbearbetning och halvfinish. Keramiska skärverktyg är lämpliga för skärning av alla typer av gjutjärn (grått gjutjärn, segjärn, formbart gjutjärn, kylt gjutjärn, höglegerat slitstarkt gjutjärn) och stål (kolkonstruktionsstål, legerat konstruktionsstål, höghållfast stål , högt manganstål, kylt stål etc.), kan också användas för att skära kopparlegeringar, grafit, teknisk plast och kompositmaterial.
Det finns problem med låg böjhållfasthet och dålig slagseghet i prestanda hos keramiska verktygsmaterial, som inte är lämpliga för skärning under låg hastighet och slagbelastning.
bild
4. Egenskaper och egenskaper hos belagda skärverktygsmaterial och applicering av skärverktyg
Att belägga verktyget är ett av de viktiga sätten att förbättra verktygets prestanda. Framväxten av belagda skärverktyg har gjort ett stort genombrott i skärande verktygs skärprestanda. Det belagda verktyget är belagt med ett eller flera lager av eldfast sammansättning med god slitstyrka på den hårdare verktygskroppen, som kombinerar verktygssubstratet med den hårda beläggningen, så att verktygets prestanda förbättras avsevärt. Belagda skärverktyg kan förbättra bearbetningseffektiviteten, förbättra bearbetningsnoggrannheten, förlänga verktygets livslängd och minska bearbetningskostnaderna.
Cirka 80 procent av de skärverktyg som används i nya CNC-verktygsmaskiner använder belagda verktyg. Belagda skärverktyg kommer att vara den viktigaste verktygsvarianten inom området CNC-bearbetning i framtiden.
bild
⑴ Typer av belagda verktyg
Enligt olika beläggningsmetoder kan belagda verktyg delas in i kemisk ångavsättning (CVD) belagda verktyg och fysisk ångavsättning (PVD) belagda verktyg. Belagda hårdmetallverktyg använder vanligtvis kemisk ångavsättning, och deponeringstemperaturen är runt 1000 grader. Belagda höghastighetsstålverktyg använder i allmänhet fysisk ångavsättning, och deponeringstemperaturen är cirka 500 grader;
Beroende på de olika substratmaterialen för belagda verktyg kan belagda verktyg delas in i hårdmetallbelagda verktyg, höghastighetstålbelagda verktyg och belagda verktyg på keramik och superhårda material (diamant och kubisk bornitrid).
Beroende på beläggningsmaterialets beskaffenhet kan belagda verktyg delas in i två kategorier, nämligen "hårda" belagda verktyg och "mjuka" belagda verktyg. De huvudsakliga målen för "hårda" belagda verktyg är hög hårdhet och slitstyrka. Dess främsta fördelar är hög hårdhet och god slitstyrka, typiskt TiC- och TiN-beläggningar. Målet för "mjuka" beläggningsverktyg är en låg friktionskoefficient, även känd som självsmörjande verktyg, och dess friktion med arbetsstyckets material. Koefficienten är mycket låg, bara cirka 0.1, vilket kan minska bindning, minska friktionen, minska skärkraften och skärtemperaturen.
Nyligen utvecklat ett verktyg för nanobeläggning (Nanoeoating). Detta belagda verktyg kan använda olika kombinationer av olika beläggningsmaterial (som metall/metall, metall/keramik, keramik/keramik, etc.) för att uppfylla olika funktions- och prestandakrav. En korrekt designad nanobeläggning kan göra att verktygsmaterialet har utmärkta antifriktions- och antinötningsfunktioner och självsmörjande egenskaper, vilket är lämpligt för höghastighets torrkapning.
⑵ Egenskaper för belagda verktyg
Prestandaegenskaperna för belagda verktyg är följande:
① Bra mekanisk och skärande prestanda: Belagda verktyg kombinerar de utmärkta egenskaperna hos basmaterialet och beläggningsmaterialet, vilket inte bara upprätthåller basens goda seghet och höga hållfasthet
Kombinationen av avancerad bearbetningsutrustning och högpresterande CNC-skärverktyg kan ge fullt spel åt dess prestanda och uppnå goda ekonomiska fördelar. Med den snabba utvecklingen av skärverktygsmaterial har olika nya skärverktygsmaterial avsevärt förbättrat sina fysiska, mekaniska egenskaper och skärprestanda, och deras användningsområde har också fortsatt att expandera.
bild
1. Verktygsmaterial ska ha grundläggande egenskaper
de
Valet av verktygsmaterial har stor inverkan på verktygets livslängd, bearbetningseffektivitet, bearbetningskvalitet och bearbetningskostnad. När verktyget skär måste det tåla effekterna av högt tryck, hög temperatur, friktion, stötar och vibrationer. Därför bör verktygsmaterialet ha följande grundläggande egenskaper:
(1) Hårdhet och slitstyrka. Hårdheten på verktygsmaterialet måste vara högre än arbetsstyckets material, vanligtvis över 60HRC. Ju hårdare verktygsmaterialet är, desto bättre slitstyrka.
(2) Styrka och seghet. Verktygsmaterial bör ha hög hållfasthet och seghet för att motstå skärkrafter, stötar och vibrationer och förhindra spröda brott och flisning av verktyg.
(3) Värmebeständighet. Värmebeständigheten hos verktygsmaterialet är bättre, det tål hög skärtemperatur och det har bra oxidationsbeständighet.
(4) Processprestanda och ekonomi. Verktygsmaterial bör ha bra smidesprestanda, värmebehandlingsprestanda, svetsprestanda, slipprestanda, etc., och bör eftersträva ett högt förhållande mellan prestanda och pris.
2. Typer, egenskaper, egenskaper och tillämpningar av verktygsmaterial
1. Typer, egenskaper och egenskaper hos diamantverktygsmaterial och verktygstillämpningar
Diamant är en allotrop av kol, och det är det hårdaste materialet som finns i naturen. Diamantverktyg har hög hårdhet, hög slitstyrka och hög värmeledningsförmåga och används i stor utsträckning vid bearbetning av icke-järnmetaller och icke-metalliska material. Särskilt vid höghastighetsskärning av aluminium och kisel-aluminiumlegeringar är diamantverktyg huvudtyperna av skärverktyg som är svåra att ersätta. Diamantverktyg som kan uppnå hög effektivitet, hög stabilitet och bearbetning med lång livslängd är oumbärliga och viktiga verktyg i modern CNC-bearbetning.
bild
⑴ Typer av diamantverktyg
① Naturligt diamantverktyg: Naturligt diamant har använts som skärverktyg i hundratals år. Det naturliga enkristalldiamantverktyget har finslipats och skäreggen kan slipas extremt skarp. Skäreggens radie kan nå 0.002μm, vilket kan realisera ultratunn skärning och kan Det är ett erkänt, idealiskt och oersättligt ultraprecisionsbearbetningsverktyg för bearbetning av extremt hög precision i arbetsstycket och extremt låg ytjämnhet.
② PCD-diamantverktyg: Naturlig diamant är dyrt, och polykristallin diamant (PCD) används ofta vid skärning. Sedan början av 1970-talet utvecklades polykristallin diamant (Polycrystauine diamant, förkortat PCD) Efter framgång har naturliga diamantverktyg ersatts av artificiell polykristallin diamant vid många tillfällen. PCD-råvaror är rika på källor och priset är bara några tiondelar till en tiondel av naturliga diamanter.
PCD-verktyg kan inte slipa extremt vassa kanter, och ytkvaliteten på de bearbetade arbetsstyckena är inte lika bra som den hos naturlig diamant. Det är inte bekvämt att tillverka PCD-skär med spånbrytare i industrin. Därför kan PCD endast användas för finskärning av icke-järnmetaller och icke-metaller, och det är svårt att uppnå ultraprecision spegelskärning.
③ CVD-diamantverktyg: Från slutet av 1970-talet till början av 1980-talet dök CVD-diamantteknologi upp i Japan. CVD-diamant hänvisar till syntesen av diamantfilm på heterogena substrat (såsom hårdmetall, keramik, etc.) genom kemisk ångavsättning (CVD). CVD diamant har exakt samma struktur och egenskaper som naturlig diamant.
Prestanda för CVD-diamanter är mycket nära den för naturlig diamant, och den har fördelarna med naturlig enkristalldiamant och polykristallin diamant (PCD), och övervinner deras brister i viss utsträckning.
⑵ Prestandaegenskaper hos diamantverktyg
① Extremt hög hårdhet och slitstyrka: Naturlig diamant är det hårdaste ämnet som finns i naturen. Diamant har extremt hög slitstyrka. Vid bearbetning av material med hög hårdhet är livslängden för diamantverktyg 10 till 100 gånger den för hårdmetallverktyg, eller till och med hundratals gånger.
② Den har en mycket låg friktionskoefficient: friktionskoefficienten mellan diamant och vissa icke-järnmetaller är lägre än för andra skärverktyg, friktionskoefficienten är låg, deformationen under bearbetningen är liten och skärkraften kan minskas.
③ Skäreggen är mycket skarp: skäreggen på diamantverktyg kan slipas och det naturliga enkristalldiamantverktyget kan vara så högt som 0.002-0.008μm, vilket kan användas för ultraljud -Tunn skärning och ultraprecisionsbearbetning.
④ Har hög värmeledningsförmåga: diamant har hög värmeledningsförmåga och termisk diffusivitet, skärvärme avleds lätt och temperaturen på verktygets skärande del är låg.
⑤ Låg värmeutvidgningskoefficient: Den termiska expansionskoefficienten för diamant är flera gånger mindre än den för hårdmetall, och förändringen i verktygsstorlek som orsakas av skärvärme är mycket liten, vilket är särskilt viktigt för precision och ultraprecisionsbearbetning som kräver hög dimensionell noggrannhet.
⑶ Användning av diamantverktyg
Diamantverktyg används mest för finskärning och borrning av icke-järnmetaller och icke-metalliska material med hög hastighet. Den är lämplig för bearbetning av olika slitstarka icke-metaller, såsom FRP-pulvermetallurgiämnen, keramiska material, etc.; olika slitstarka icke-järnmetaller, såsom olika kisel-aluminiumlegeringar; olika icke-järnmetaller efterbehandling bearbetning.
Nackdelen med diamantverktyg är att de har dålig termisk stabilitet. När skärtemperaturen överstiger 700 grader till 800 grader kommer den helt att förlora sin hårdhet; dessutom är den inte lämplig för skärning av järnmetaller, eftersom diamant (kol) är lätt att binda med järn vid höga temperaturer. Atomverkan omvandlar kolatomerna till en grafitstruktur, och verktyget skadas lätt.
2. Typer, egenskaper och egenskaper hos verktygsmaterial och verktygstillämpningar för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN), det andra superhårda materialet som syntetiseras med en metod som liknar den för diamant, är näst efter diamant när det gäller hårdhet och värmeledningsförmåga. Den har utmärkt termisk stabilitet och kan värmas upp till 10,000 grader i atmosfären. Oxidation förekommer inte. CBN har extremt stabila kemiska egenskaper för järnmetaller och kan användas i stor utsträckning vid bearbetning av stålprodukter.
bild
⑴ Typer av skärverktyg för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) är ett ämne som inte finns i naturen. Det kan delas in i enkristallin och polykristallin, det vill säga CBN-enkristallin och polykristallin kubisk bornitrid (polykristallin kubisk bornnitrid, kallad PCBN). CBN är en av isomererna av bornitrid (BN), och dess struktur liknar diamantens.
PCBN (polykristallin kubisk bornitrid) är ett polykristallint material som sintrar fina CBN-material genom en bindningsfas (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) under hög temperatur och högt tryck. Diamantverktygsmaterial, det och diamant kallas tillsammans för superhårt verktygsmaterial. PCBN används främst för att tillverka knivar eller andra verktyg.
PCBN-verktyg kan delas in i integrerade PCBN-skär och PCBN-kompositskär sintrade med hårdmetall.
PCBN-kompositskär tillverkas genom att sintra ett lager av PCBN med en tjocklek på {{0}},5 till 1,0 mm på en hårdmetall med god hållfasthet och seghet. Dess prestanda har både god seghet och hög hårdhet och slitstyrka. Problemen med låg böjhållfasthet och svetssvårigheter för CBN-skär är lösta.
⑵ Huvudegenskaper och egenskaper hos kubisk bornitrid
Även om hårdheten hos kubisk bornitrid är något sämre än diamant, är den mycket högre än andra material med hög hårdhet. Den enastående fördelen med CBN är att dess termiska stabilitet är mycket högre än för diamant, som kan nå över 1200 grader (700-800 grad för diamant). reaktion. De huvudsakliga prestandaegenskaperna för kubisk bornitrid är följande.
① Hög hårdhet och slitstyrka: CBNs kristallstruktur liknar diamantens och har liknande hårdhet och styrka som diamant. PCBN är särskilt lämplig för bearbetning av material med hög hårdhet som endast kunde slipas tidigare och kan få bättre ytkvalitet på arbetsstycken.
② Hög termisk stabilitet: Värmebeständigheten hos CBN kan nå 1400-1500 grad, vilket är nästan 1 gånger högre än diamant (700-800 grad). PCBN-verktyg kan skära högtemperaturlegeringar och härdade stål med en hastighet som är 3 till 5 gånger högre än den för hårdmetallverktyg.
③Utmärkt kemisk stabilitet: Den har ingen kemisk interaktion med järnbaserade material vid 1200-1300 grad , och den kommer inte att slitas ut lika kraftigt som diamant, och den kan fortfarande bibehålla hårdheten hos hårdmetall vid denna tidpunkt; PCBN-verktyg är lämpliga för skärning av härdat ståldelar och kylt gjutjärn, kan användas i stor utsträckning vid höghastighetsskärning av gjutjärn.
④ Bra värmeledningsförmåga: Även om värmeledningsförmågan för CBN inte är lika bra som den för diamant, är värmeledningsförmågan för PCBN näst efter diamant bland olika verktygsmaterial och är mycket högre än den för höghastighetstål och hårdmetall.
⑤ Låg friktionskoefficient: En låg friktionskoefficient kan minska skärkraften under skärning, minska skärtemperaturen och förbättra kvaliteten på den bearbetade ytan.
⑶ Verktygsapplikation för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid är lämplig för efterbehandling av olika svårklippta material som härdat stål, hårt gjutjärn, högtemperaturlegering, hårdlegering och ytspraymaterial. Bearbetningsnoggrannheten kan nå IT5 (hålet är IT6), och ytjämnheten kan vara så liten som Ra1.25-0.20μm.
Verktygsmaterial för kubisk bornitrid har dålig seghet och böjhållfasthet. Därför är svarvverktyg av kubisk bornitrid inte lämpliga för grov bearbetning med låg hastighet och hög slagbelastning; Svår uppbyggd kant kommer att uppstå i fallet med metall, vilket kommer att försämra den bearbetade ytan.
3. Typer, egenskaper och egenskaper hos keramiska verktygsmaterial och verktygstillämpningar
Keramiska skärverktyg har egenskaperna hög hårdhet, god slitstyrka, utmärkt värmebeständighet och kemisk stabilitet och är inte lätta att binda med metall. Keramiska skärverktyg intar en mycket viktig position inom CNC-bearbetning. Keramiska skärverktyg har blivit ett av de viktigaste skärverktygen för höghastighetsskärning och bearbetning av svårbearbetade material. Keramiska skärverktyg används i stor utsträckning vid höghastighetsskärning, torrskärning, hård skärning och skärning av svårbearbetade material. Keramiska knivar kan effektivt bearbeta höghårda material som traditionella knivar inte kan bearbeta alls, och inser att "ersätta slipning med en bil"; den optimala skärhastigheten för keramiska knivar kan vara 2 till 10 gånger högre än den för hårdmetallknivar, vilket avsevärt förbättrar produktionseffektiviteten för skärande bearbetning. Det huvudsakliga råmaterialet som används i keramiska verktygsmaterial är det vanligaste elementet i jordskorpan. Därför är populariseringen och tillämpningen av keramiska verktyg av stor betydelse för att förbättra produktiviteten, minska bearbetningskostnaderna och spara strategiska ädelmetaller, och kommer också att i hög grad främja utvecklingen av skärteknik. framsteg.
bild
⑴ Typer av keramiska verktygsmaterial
Typerna av keramiska verktygsmaterial kan generellt delas in i tre kategorier: aluminiumoxidbaserad keramik, kiselnitridbaserad keramik och kompositkiselnitrid-aluminiumoxidbaserad keramik. Bland dem är aluminiumoxidbaserade och kiselnitridbaserade keramiska verktygsmaterial de mest använda. Prestanda hos kiselnitridbaserad keramik är överlägsen den hos aluminiumbaserad keramik.
⑵ Prestanda och egenskaper hos keramiska skärverktyg
Prestandaegenskaperna för keramiska skärverktyg är följande:
① Hög hårdhet och bra slitstyrka: Även om hårdheten för keramiska verktyg inte är lika hög som för PCD och PCBN, är den mycket högre än hårdmetall- och höghastighetsstålverktyg och når 93-95HRA. Keramiska verktyg kan bearbeta material med hög hårdhet som är svåra att bearbeta med traditionella verktyg, och är lämpliga för höghastighetsskärning och hård skärning.
② Hög temperaturbeständighet och bra värmebeständighet: Keramiska verktyg kan fortfarande skära vid höga temperaturer över 1200 grader. Keramiska knivar har goda mekaniska egenskaper vid hög temperatur, och oxidationsbeständigheten hos A12O3 keramiska knivar är särskilt bra. Även om skäreggen är i ett glödhett tillstånd kan den användas kontinuerligt. Därför kan keramiska verktyg uppnå torrskärning, vilket kan spara skärvätska.
③ Bra kemisk stabilitet: keramiska skärverktyg är inte lätta att binda med metall och är korrosionsbeständiga och kemiskt stabila, vilket kan minska bindningsslitaget på skärverktyg.
④ Låg friktionskoefficient: Affiniteten mellan keramiska skärverktyg och metall är liten, och friktionskoefficienten är låg, vilket kan minska skärkraften och skärtemperaturen.
⑶ Applicering av keramiska knivar
Keramik är ett av de verktygsmaterial som främst används för höghastighetsfinbearbetning och halvfinish. Keramiska skärverktyg är lämpliga för skärning av alla typer av gjutjärn (grått gjutjärn, segjärn, formbart gjutjärn, kylt gjutjärn, höglegerat slitstarkt gjutjärn) och stål (kolkonstruktionsstål, legerat konstruktionsstål, höghållfast stål , högt manganstål, kylt stål etc.), kan också användas för att skära kopparlegeringar, grafit, teknisk plast och kompositmaterial.
Det finns problem med låg böjhållfasthet och dålig slagseghet i prestanda hos keramiska verktygsmaterial, som inte är lämpliga för skärning under låg hastighet och slagbelastning.
bild
4. Egenskaper och egenskaper hos belagda skärverktygsmaterial och applicering av skärverktyg
Att belägga verktyget är ett av de viktiga sätten att förbättra verktygets prestanda. Framväxten av belagda skärverktyg har gjort ett stort genombrott i skärande verktygs skärprestanda. Det belagda verktyget är belagt med ett eller flera lager av eldfast sammansättning med god slitstyrka på den hårdare verktygskroppen, som kombinerar verktygssubstratet med den hårda beläggningen, så att verktygets prestanda förbättras avsevärt. Belagda skärverktyg kan förbättra bearbetningseffektiviteten, förbättra bearbetningsnoggrannheten, förlänga verktygets livslängd och minska bearbetningskostnaderna.
Cirka 80 procent av de skärverktyg som används i nya CNC-verktygsmaskiner använder belagda verktyg. Belagda skärverktyg kommer att vara den viktigaste verktygsvarianten inom området CNC-bearbetning i framtiden.
bild
⑴ Typer av belagda verktyg
Enligt olika beläggningsmetoder kan belagda verktyg delas in i kemisk ångavsättning (CVD) belagda verktyg och fysisk ångavsättning (PVD) belagda verktyg. Belagda hårdmetallverktyg använder vanligtvis kemisk ångavsättning, och deponeringstemperaturen är runt 1000 grader. Belagda höghastighetsstålverktyg använder i allmänhet fysisk ångavsättning, och deponeringstemperaturen är cirka 500 grader;
Beroende på de olika substratmaterialen för belagda verktyg kan belagda verktyg delas in i hårdmetallbelagda verktyg, höghastighetstålbelagda verktyg och belagda verktyg på keramik och superhårda material (diamant och kubisk bornitrid).
Beroende på beläggningsmaterialets beskaffenhet kan belagda verktyg delas in i två kategorier, nämligen "hårda" belagda verktyg och "mjuka" belagda verktyg. De huvudsakliga målen för "hårda" belagda verktyg är hög hårdhet och slitstyrka. Dess främsta fördelar är hög hårdhet och god slitstyrka, typiskt TiC- och TiN-beläggningar. Målet för "mjuka" beläggningsverktyg är en låg friktionskoefficient, även känd som självsmörjande verktyg, och dess friktion med arbetsstyckets material. Koefficienten är mycket låg, bara cirka 0.1, vilket kan minska bindning, minska friktionen, minska skärkraften och skärtemperaturen.
Nyligen utvecklat ett verktyg för nanobeläggning (Nanoeoating). Detta belagda verktyg kan använda olika kombinationer av olika beläggningsmaterial (som metall/metall, metall/keramik, keramik/keramik, etc.) för att uppfylla olika funktions- och prestandakrav. En korrekt designad nanobeläggning kan göra att verktygsmaterialet har utmärkta antifriktions- och antinötningsfunktioner och självsmörjande egenskaper, vilket är lämpligt för höghastighets torrkapning.
⑵ Egenskaper för belagda verktyg
Prestandaegenskaperna för belagda verktyg är följande:
① Bra mekanisk och skärande prestanda: Belagda verktyg kombinerar de utmärkta egenskaperna hos basmaterialet och beläggningsmaterialet, vilket inte bara upprätthåller basens goda seghet och höga hållfasthet
