Gabungan peralatan pemprosesan termaju dan alat pemotong CNC berprestasi tinggi boleh memberikan permainan penuh kepada prestasi yang sepatutnya dan mencapai faedah ekonomi yang baik. Dengan perkembangan pesat bahan alat pemotong, pelbagai bahan alat pemotong baru telah banyak meningkatkan sifat fizikal, mekanikal dan prestasi pemotongan, dan julat aplikasinya juga terus berkembang.
gambar
1. Bahan alatan hendaklah mempunyai sifat asas
yang
Pilihan bahan alat mempunyai pengaruh yang besar terhadap hayat alat, kecekapan pemprosesan, kualiti pemprosesan dan kos pemprosesan. Apabila alat sedang memotong, ia mesti menanggung kesan tekanan tinggi, suhu tinggi, geseran, kejutan dan getaran. Oleh itu, bahan alat harus mempunyai sifat asas berikut:
(1) Kekerasan dan rintangan haus. Kekerasan bahan alat mestilah lebih tinggi daripada bahan bahan kerja, secara amnya melebihi 60HRC. Lebih keras bahan alat, lebih baik rintangan haus.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Bahan alat harus mempunyai kekuatan dan keliatan yang tinggi untuk menahan daya pemotongan, hentakan dan getaran, dan mengelakkan keretakan rapuh dan serpihan alatan.
(3) Rintangan haba. Rintangan haba bahan alat adalah lebih baik, ia boleh menahan suhu pemotongan yang tinggi, dan ia mempunyai rintangan pengoksidaan yang baik.
(4) Prestasi proses dan ekonomi. Bahan alat harus mempunyai prestasi penempaan yang baik, prestasi rawatan haba, prestasi kimpalan, prestasi pengisaran, dll., dan harus mengejar nisbah harga prestasi tinggi.
2. Jenis, sifat, ciri dan aplikasi bahan alatan
1. Jenis, sifat dan ciri bahan alat berlian dan aplikasi alat
Berlian ialah alotrop karbon, dan ia adalah bahan paling sukar ditemui di alam semula jadi. Alat berlian mempunyai kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang tinggi dan kekonduksian haba yang tinggi, dan digunakan secara meluas dalam pemprosesan logam bukan ferus dan bahan bukan logam. Terutamanya dalam pemotongan berkelajuan tinggi aluminium dan aloi silikon-aluminium, alat berlian adalah jenis utama alat pemotong yang sukar diganti. Alat berlian yang boleh mencapai kecekapan tinggi, kestabilan tinggi, dan pemesinan jangka hayat adalah alat yang amat diperlukan dan penting dalam pemesinan CNC moden.
gambar
⑴ Jenis alatan berlian
① Alat berlian asli: Berlian asli telah digunakan sebagai alat pemotong selama beratus-ratus tahun. Alat berlian kristal tunggal semula jadi telah dikisar halus, dan kelebihan pemotongan boleh dikisar dengan sangat tajam. Jejari canggih boleh mencapai 0.002μm, yang boleh merealisasikan pemotongan ultra nipis dan boleh Ia adalah alat pemesinan ultra ketepatan yang diiktiraf, ideal dan tidak boleh diganti untuk memproses ketepatan bahan kerja yang sangat tinggi dan kekasaran permukaan yang sangat rendah.
② Alat berlian PCD: Berlian asli mahal, dan berlian polihabluran (PCD) digunakan secara meluas dalam pemotongan. Sejak awal 1970-an, berlian polihabluran (Polycrystauine diamond, singkatannya PCD) telah dibangunkan Selepas kejayaan, alat berlian asli telah digantikan dengan berlian polihabluran tiruan dalam banyak kesempatan. Bahan mentah PCD kaya dengan sumber, dan harganya hanya beberapa persepuluh hingga satu persepuluh berlian asli.
Alat PCD tidak boleh mengisar tepi yang sangat tajam, dan kualiti permukaan bahan kerja yang diproses tidak sebaik berlian asli. Ia tidak mudah untuk mengeluarkan sisipan PCD dengan pemecah cip dalam industri. Oleh itu, PCD hanya boleh digunakan untuk pemotongan halus logam bukan ferus dan bukan logam, dan sukar untuk mencapai pemotongan cermin ketepatan ultra.
③ Alat berlian CVD: Dari akhir 1970-an hingga awal 1980-an, teknologi berlian CVD muncul di Jepun. Berlian CVD merujuk kepada sintesis filem berlian pada substrat heterogen (seperti karbida bersimen, seramik, dll.) melalui pemendapan wap kimia (CVD). Berlian CVD mempunyai struktur dan ciri yang sama seperti berlian asli.
Prestasi berlian CVD sangat hampir dengan berlian asli, dan ia mempunyai kelebihan berlian kristal tunggal semula jadi dan berlian polihabluran (PCD), dan mengatasi kekurangan mereka pada tahap tertentu.
⑵ Ciri prestasi alat berlian
① Kekerasan dan rintangan haus yang sangat tinggi: Berlian asli ialah bahan paling sukar ditemui di alam semula jadi. Berlian mempunyai rintangan haus yang sangat tinggi. Apabila memproses bahan kekerasan tinggi, hayat alat berlian adalah 10 hingga 100 kali ganda daripada alat karbida bersimen, atau bahkan ratusan kali.
② Ia mempunyai pekali geseran yang sangat rendah: pekali geseran antara berlian dan beberapa logam bukan ferus adalah lebih rendah daripada alat pemotong lain, pekali geseran adalah rendah, ubah bentuk semasa pemprosesan adalah kecil, dan daya pemotongan boleh dikurangkan.
③ Pinggir pemotong sangat tajam: tepi pemotong alat berlian boleh diasah, dan alat berlian kristal tunggal semula jadi boleh setinggi 0.002-0.008μm, yang boleh digunakan untuk ultra -pemotongan nipis dan pemesinan ultra ketepatan.
④ Mempunyai kekonduksian terma yang tinggi: berlian mempunyai kekonduksian terma yang tinggi dan keresapan terma, haba pemotongan mudah hilang, dan suhu bahagian pemotongan alat adalah rendah.
⑤ Pekali pengembangan haba yang rendah: Pekali pengembangan terma berlian adalah beberapa kali lebih kecil daripada karbida bersimen, dan perubahan dalam saiz alat yang disebabkan oleh haba pemotongan adalah sangat kecil, yang penting terutamanya untuk pemesinan ketepatan dan ultra ketepatan yang memerlukan tinggi. ketepatan dimensi.
⑶ Penggunaan alatan berlian
Alat berlian kebanyakannya digunakan untuk memotong halus dan membosankan logam bukan ferus dan bahan bukan logam pada kelajuan tinggi. Ia sesuai untuk memproses pelbagai bukan logam tahan haus, seperti kosong metalurgi serbuk FRP, bahan seramik, dll.; pelbagai logam bukan ferus yang tahan haus, seperti pelbagai aloi silikon-aluminium; pelbagai pemprosesan kemasan logam bukan ferus.
Kelemahan alat berlian ialah ia mempunyai kestabilan haba yang lemah. Apabila suhu pemotongan melebihi 700 darjah hingga 800 darjah, ia akan kehilangan kekerasannya sepenuhnya; di samping itu, ia tidak sesuai untuk memotong logam ferus, kerana berlian (karbon) mudah diikat dengan besi pada suhu tinggi. Tindakan atom menukarkan atom karbon menjadi struktur grafit, dan alat itu mudah rosak.
2. Jenis, sifat dan ciri bahan alat boron nitrida padu dan aplikasi alat
Cubic boron nitride (CBN), bahan superhard kedua yang disintesis dengan kaedah yang serupa dengan berlian, adalah kedua selepas berlian dari segi kekerasan dan kekonduksian terma. Ia mempunyai kestabilan haba yang sangat baik dan boleh dipanaskan hingga 10,000 darjah di atmosfera. Pengoksidaan tidak berlaku. CBN mempunyai sifat kimia yang sangat stabil untuk logam ferus dan boleh digunakan secara meluas dalam pemprosesan produk keluli.
gambar
⑴ Jenis alat pemotong boron nitrida padu
Cubic boron nitride (CBN) adalah bahan yang tidak wujud dalam alam semula jadi. Ia boleh dibahagikan kepada kristal tunggal dan polihabluran, iaitu, kristal tunggal CBN dan boron nitrida padu polihabluran (Polycrystalline cubic bornnitride, dirujuk sebagai PCBN). CBN ialah salah satu isomer boron nitrida (BN), dan strukturnya serupa dengan berlian.
PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) ialah bahan polihabluran yang mensinter bahan CBN halus melalui fasa ikatan (TiC, TiN, Al, Ti, dll.) di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Bahan alat berlian, ia dan berlian secara kolektif dirujuk sebagai bahan alat superhard. PCBN digunakan terutamanya untuk membuat pisau atau alat lain.
Alat PCBN boleh dibahagikan kepada sisipan PCBN integral dan sisipan komposit PCBN yang disinter dengan karbida bersimen.
Sisipan komposit PCBN dibuat dengan mensinter lapisan PCBN dengan ketebalan {{0}}.5 hingga 1.0mm pada karbida bersimen dengan kekuatan dan keliatan yang baik. Prestasinya mempunyai kedua-dua keliatan yang baik dan kekerasan yang tinggi dan rintangan haus. Masalah kekuatan lentur yang rendah dan kesukaran mengimpal sisipan CBN diselesaikan.
⑵ Sifat dan ciri utama boron nitrida padu
Walaupun kekerasan boron nitrida padu sedikit lebih rendah daripada berlian, ia jauh lebih tinggi daripada bahan kekerasan tinggi yang lain. Kelebihan luar biasa CBN ialah kestabilan termanya jauh lebih tinggi daripada berlian, yang boleh mencapai melebihi 1200 darjah (700-800 darjah untuk berlian). tindak balas. Ciri prestasi utama boron nitrida padu adalah seperti berikut.
① Kekerasan tinggi dan rintangan haus: Struktur kristal CBN adalah serupa dengan berlian, dan mempunyai kekerasan dan kekuatan yang serupa dengan berlian. PCBN amat sesuai untuk memproses bahan kekerasan tinggi yang hanya boleh dikisar sebelum ini, dan boleh mendapatkan kualiti permukaan bahan kerja yang lebih baik.
② Kestabilan haba yang tinggi: Rintangan haba CBN boleh mencapai 1400-1500 darjah , iaitu hampir 1 kali lebih tinggi daripada berlian (700-800 darjah ). Alat PCBN boleh memotong aloi suhu tinggi dan keluli keras pada kelajuan 3 hingga 5 kali lebih tinggi daripada alat karbida bersimen.
③Kestabilan kimia yang sangat baik: Ia tidak mempunyai interaksi kimia dengan bahan berasaskan besi pada darjah 1200-1300 , dan ia tidak akan haus dengan mendadak seperti berlian, dan ia masih boleh mengekalkan kekerasan karbida bersimen pada masa ini; Alat PCBN sesuai untuk memotong Bahagian keluli keras dan besi tuang sejuk, boleh digunakan secara meluas dalam pemotongan besi tuang berkelajuan tinggi.
④ Kekonduksian terma yang baik: Walaupun kekonduksian terma CBN tidak sebaik berlian, kekonduksian terma PCBN adalah yang kedua selepas berlian antara pelbagai bahan alat, dan jauh lebih tinggi daripada keluli berkelajuan tinggi dan karbida bersimen.
⑤ Pekali geseran yang rendah: Pekali geseran yang rendah boleh mengurangkan daya pemotongan semasa pemotongan, mengurangkan suhu pemotongan, dan meningkatkan kualiti permukaan mesin.
⑶ Aplikasi alat boron nitrida padu
Boron nitrida padu sesuai untuk kemasan pelbagai bahan yang sukar dipotong seperti keluli dikeraskan, besi tuang keras, aloi suhu tinggi, aloi keras dan bahan penyembur permukaan. Ketepatan pemesinan boleh mencapai IT5 (lubangnya ialah IT6), dan kekasaran permukaan boleh sekecil Ra1.25-0.20μm.
Bahan alat boron nitrida padu mempunyai keliatan yang lemah dan kekuatan lenturan. Oleh itu, alat pemusing boron padu nitrida tidak sesuai untuk pemesinan kasar dengan kelajuan rendah dan beban impak tinggi; Kelebihan terbina yang teruk akan berlaku dalam kes logam, yang akan merosakkan permukaan mesin.
3. Jenis, sifat dan ciri bahan alat seramik dan aplikasi alat
Alat pemotong seramik mempunyai ciri kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang baik, rintangan haba yang sangat baik dan kestabilan kimia, dan tidak mudah diikat dengan logam. Alat pemotong seramik menduduki kedudukan yang sangat penting dalam pemesinan CNC. Alat pemotong seramik telah menjadi salah satu alat pemotong utama untuk pemotongan berkelajuan tinggi dan pemprosesan bahan yang sukar untuk mesin. Alat pemotong seramik digunakan secara meluas dalam pemotongan berkelajuan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras dan pemotongan bahan sukar untuk mesin. Pisau seramik boleh memproses bahan keras tinggi dengan cekap yang tidak dapat diproses sama sekali oleh pisau tradisional, dan menyedari "menggantikan pengisaran dengan kereta"; kelajuan pemotongan optimum pisau seramik boleh menjadi 2 hingga 10 kali lebih tinggi daripada pisau karbida bersimen, sekali gus meningkatkan kecekapan pengeluaran pemprosesan pemotongan Bahan mentah utama yang digunakan dalam bahan alat seramik adalah unsur yang paling banyak dalam kerak bumi. Oleh itu, popularisasi dan penggunaan alat seramik adalah sangat penting untuk meningkatkan produktiviti, mengurangkan kos pemprosesan, dan menjimatkan logam berharga strategik, dan juga akan sangat menggalakkan pembangunan teknologi pemotongan. kemajuan.
gambar
⑴ Jenis bahan alat seramik
Jenis bahan alat seramik secara amnya boleh dibahagikan kepada tiga kategori: seramik berasaskan alumina, seramik berasaskan silikon nitrida, dan seramik berasaskan silikon nitrida-alumina komposit. Antaranya, bahan alat seramik berasaskan alumina dan silikon nitrida adalah yang paling banyak digunakan. Prestasi seramik berasaskan silikon nitrida adalah lebih baik daripada seramik berasaskan alumina.
⑵ Prestasi dan ciri alat pemotong seramik
Ciri prestasi alat pemotong seramik adalah seperti berikut:
① Kekerasan tinggi dan rintangan haus yang baik: Walaupun kekerasan alat seramik tidak setinggi PCD dan PCBN, ia jauh lebih tinggi daripada alat karbida bersimen dan keluli berkelajuan tinggi, mencapai 93-95HRA. Alat seramik boleh memproses bahan kekerasan tinggi yang sukar diproses dengan alat tradisional, dan sesuai untuk pemotongan berkelajuan tinggi dan pemotongan keras.
② Rintangan suhu tinggi dan rintangan haba yang baik: Alat seramik masih boleh dipotong pada suhu tinggi melebihi 1200 darjah . Pisau seramik mempunyai sifat mekanikal suhu tinggi yang baik, dan rintangan pengoksidaan pisau seramik A12O3 sangat baik. Walaupun kelebihan pemotongan berada dalam keadaan merah panas, ia boleh digunakan secara berterusan. Oleh itu, alat seramik boleh mencapai pemotongan kering, yang boleh menjimatkan cecair pemotongan.
③ Kestabilan kimia yang baik: alat pemotong seramik tidak mudah diikat dengan logam, dan tahan kakisan dan stabil secara kimia, yang boleh mengurangkan haus ikatan alat pemotong.
④ Pekali geseran rendah: Perkaitan antara alat pemotong seramik dan logam adalah kecil, dan pekali geseran adalah rendah, yang boleh mengurangkan daya pemotongan dan suhu pemotongan.
⑶ Penggunaan pisau seramik
Seramik adalah salah satu bahan alat yang digunakan terutamanya untuk kemasan berkelajuan tinggi dan separuh kemasan. Alat pemotong seramik sesuai untuk memotong semua jenis besi tuang (besi tuang kelabu, besi mulur, besi tuang boleh ditempa, besi tuang sejuk, besi tuang tahan haus aloi tinggi) dan keluli (keluli struktur karbon, keluli struktur aloi, keluli kekuatan tinggi , keluli mangan tinggi, keluli dipadamkan dsb.), juga boleh digunakan untuk memotong aloi tembaga, grafit, plastik kejuruteraan dan bahan komposit.
Terdapat masalah kekuatan lentur yang rendah dan keliatan hentaman yang lemah dalam prestasi bahan alat seramik, yang tidak sesuai untuk memotong di bawah kelajuan rendah dan beban hentaman.
gambar
4. Sifat dan Ciri Bahan Alat Pemotong Bersalut dan Aplikasi Alat Pemotong
Menyalut alat adalah salah satu cara penting untuk meningkatkan prestasi alat. Kemunculan alat pemotong bersalut telah membuat satu kejayaan besar dalam prestasi pemotongan alat pemotong. Alat bersalut disalut dengan satu atau lebih lapisan kompaun refraktori dengan rintangan haus yang baik pada badan alat yang lebih keras, yang menggabungkan substrat alat dengan salutan keras, supaya prestasi alat bertambah baik. Alat pemotong bersalut boleh meningkatkan kecekapan pemprosesan, meningkatkan ketepatan pemprosesan, memanjangkan hayat alat dan mengurangkan kos pemprosesan.
Kira-kira 80 peratus daripada alat pemotong yang digunakan dalam alat mesin CNC baharu menggunakan alat bersalut. Alat pemotong bersalut akan menjadi pelbagai alat yang paling penting dalam bidang pemesinan CNC pada masa hadapan.
gambar
⑴ Jenis alatan bersalut
Mengikut kaedah salutan yang berbeza, alat bersalut boleh dibahagikan kepada alat bersalut pemendapan wap kimia (CVD) dan alat bersalut pemendapan wap fizikal (PVD). Alat karbida bersalut biasanya menggunakan pemendapan wap kimia, dan suhu pemendapan adalah sekitar 1000 darjah. Alat keluli berkelajuan tinggi bersalut biasanya menggunakan pemendapan wap fizikal, dan suhu pemendapan adalah kira-kira 500 darjah;
Mengikut bahan substrat yang berbeza bagi alat bersalut, alat bersalut boleh dibahagikan kepada alat bersalut karbida, alat bersalut keluli berkelajuan tinggi, dan alat bersalut pada seramik dan bahan superhard (berlian dan boron nitrida padu).
Mengikut sifat bahan salutan, alatan bersalut boleh dibahagikan kepada dua kategori iaitu alatan bersalut "keras" dan alatan bersalut 'lembut'. Matlamat utama yang dikejar oleh alat bersalut "keras" ialah kekerasan tinggi dan rintangan haus Kelebihan utamanya ialah kekerasan tinggi dan rintangan haus yang baik, biasanya salutan TiC dan TiN. Matlamat yang dikejar oleh alat salutan "lembut" ialah pekali geseran yang rendah, juga dikenali sebagai alat pelincir sendiri, dan geserannya dengan bahan bahan kerja Pekali adalah sangat rendah, hanya kira-kira 0.1, yang boleh mengurangkan ikatan, mengurangkan geseran, mengurangkan daya pemotongan dan suhu pemotongan.
Baru-baru ini membangunkan alat salutan nano (Nanoeoating). Alat bersalut ini boleh menggunakan kombinasi berbeza pelbagai bahan salutan (seperti logam/logam, logam/seramik, seramik/seramik, dsb.) untuk memenuhi keperluan fungsi dan prestasi yang berbeza. Salutan nano yang direka dengan betul boleh menjadikan bahan alat mempunyai fungsi anti geseran dan anti haus yang sangat baik dan sifat pelincir sendiri, yang sesuai untuk pemotongan kering berkelajuan tinggi.
⑵ Ciri-ciri alatan bersalut
Ciri prestasi alat bersalut adalah seperti berikut:
① Prestasi mekanikal dan pemotongan yang baik: Alat bersalut menggabungkan sifat cemerlang bahan asas dan bahan salutan, yang bukan sahaja mengekalkan keliatan yang baik dan kekuatan tinggi asas
Gabungan peralatan pemprosesan termaju dan alat pemotong CNC berprestasi tinggi boleh memberikan permainan penuh kepada prestasi yang sepatutnya dan mencapai faedah ekonomi yang baik. Dengan perkembangan pesat bahan alat pemotong, pelbagai bahan alat pemotong baru telah banyak meningkatkan sifat fizikal, mekanikal dan prestasi pemotongan, dan julat aplikasinya juga terus berkembang.
gambar
1. Bahan alatan hendaklah mempunyai sifat asas
yang
Pilihan bahan alat mempunyai pengaruh yang besar terhadap hayat alat, kecekapan pemprosesan, kualiti pemprosesan dan kos pemprosesan. Apabila alat sedang memotong, ia mesti menanggung kesan tekanan tinggi, suhu tinggi, geseran, kejutan dan getaran. Oleh itu, bahan alat harus mempunyai sifat asas berikut:
(1) Kekerasan dan rintangan haus. Kekerasan bahan alat mestilah lebih tinggi daripada bahan bahan kerja, secara amnya melebihi 60HRC. Lebih keras bahan alat, lebih baik rintangan haus.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Bahan alat harus mempunyai kekuatan dan keliatan yang tinggi untuk menahan daya pemotongan, hentakan dan getaran, dan mengelakkan keretakan rapuh dan serpihan alatan.
(3) Rintangan haba. Rintangan haba bahan alat adalah lebih baik, ia boleh menahan suhu pemotongan yang tinggi, dan ia mempunyai rintangan pengoksidaan yang baik.
(4) Prestasi proses dan ekonomi. Bahan alat harus mempunyai prestasi penempaan yang baik, prestasi rawatan haba, prestasi kimpalan, prestasi pengisaran, dll., dan harus mengejar nisbah harga prestasi tinggi.
2. Jenis, sifat, ciri dan aplikasi bahan alatan
1. Jenis, sifat dan ciri bahan alat berlian dan aplikasi alat
Berlian ialah alotrop karbon, dan ia adalah bahan paling sukar ditemui di alam semula jadi. Alat berlian mempunyai kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang tinggi dan kekonduksian haba yang tinggi, dan digunakan secara meluas dalam pemprosesan logam bukan ferus dan bahan bukan logam. Terutamanya dalam pemotongan berkelajuan tinggi aluminium dan aloi silikon-aluminium, alat berlian adalah jenis utama alat pemotong yang sukar diganti. Alat berlian yang boleh mencapai kecekapan tinggi, kestabilan tinggi, dan pemesinan jangka hayat adalah alat yang amat diperlukan dan penting dalam pemesinan CNC moden.
gambar
⑴ Jenis alatan berlian
① Alat berlian asli: Berlian asli telah digunakan sebagai alat pemotong selama beratus-ratus tahun. Alat berlian kristal tunggal semula jadi telah dikisar halus, dan kelebihan pemotongan boleh dikisar dengan sangat tajam. Jejari canggih boleh mencapai 0.002μm, yang boleh merealisasikan pemotongan ultra nipis dan boleh Ia adalah alat pemesinan ultra ketepatan yang diiktiraf, ideal dan tidak boleh diganti untuk memproses ketepatan bahan kerja yang sangat tinggi dan kekasaran permukaan yang sangat rendah.
② Alat berlian PCD: Berlian asli mahal, dan berlian polihabluran (PCD) digunakan secara meluas dalam pemotongan. Sejak awal 1970-an, berlian polihabluran (Polycrystauine diamond, singkatannya PCD) telah dibangunkan Selepas kejayaan, alat berlian asli telah digantikan dengan berlian polihabluran tiruan dalam banyak kesempatan. Bahan mentah PCD kaya dengan sumber, dan harganya hanya beberapa persepuluh hingga satu persepuluh berlian asli.
Alat PCD tidak boleh mengisar tepi yang sangat tajam, dan kualiti permukaan bahan kerja yang diproses tidak sebaik berlian asli. Ia tidak mudah untuk mengeluarkan sisipan PCD dengan pemecah cip dalam industri. Oleh itu, PCD hanya boleh digunakan untuk pemotongan halus logam bukan ferus dan bukan logam, dan sukar untuk mencapai pemotongan cermin ketepatan ultra.
③ Alat berlian CVD: Dari akhir 1970-an hingga awal 1980-an, teknologi berlian CVD muncul di Jepun. Berlian CVD merujuk kepada sintesis filem berlian pada substrat heterogen (seperti karbida bersimen, seramik, dll.) melalui pemendapan wap kimia (CVD). Berlian CVD mempunyai struktur dan ciri yang sama seperti berlian asli.
Prestasi berlian CVD sangat hampir dengan berlian asli, dan ia mempunyai kelebihan berlian kristal tunggal semula jadi dan berlian polihabluran (PCD), dan mengatasi kekurangan mereka pada tahap tertentu.
⑵ Ciri prestasi alat berlian
① Kekerasan dan rintangan haus yang sangat tinggi: Berlian asli ialah bahan paling sukar ditemui di alam semula jadi. Berlian mempunyai rintangan haus yang sangat tinggi. Apabila memproses bahan kekerasan tinggi, hayat alat berlian adalah 10 hingga 100 kali ganda daripada alat karbida bersimen, atau bahkan ratusan kali.
② Ia mempunyai pekali geseran yang sangat rendah: pekali geseran antara berlian dan beberapa logam bukan ferus adalah lebih rendah daripada alat pemotong lain, pekali geseran adalah rendah, ubah bentuk semasa pemprosesan adalah kecil, dan daya pemotongan boleh dikurangkan.
③ Pinggir pemotong sangat tajam: tepi pemotong alat berlian boleh diasah, dan alat berlian kristal tunggal semula jadi boleh setinggi 0.002-0.008μm, yang boleh digunakan untuk ultra -pemotongan nipis dan pemesinan ultra ketepatan.
④ Mempunyai kekonduksian terma yang tinggi: berlian mempunyai kekonduksian terma yang tinggi dan keresapan terma, haba pemotongan mudah hilang, dan suhu bahagian pemotongan alat adalah rendah.
⑤ Pekali pengembangan haba yang rendah: Pekali pengembangan terma berlian adalah beberapa kali lebih kecil daripada karbida bersimen, dan perubahan dalam saiz alat yang disebabkan oleh haba pemotongan adalah sangat kecil, yang penting terutamanya untuk pemesinan ketepatan dan ultra ketepatan yang memerlukan tinggi. ketepatan dimensi.
⑶ Penggunaan alatan berlian
Alat berlian kebanyakannya digunakan untuk memotong halus dan membosankan logam bukan ferus dan bahan bukan logam pada kelajuan tinggi. Ia sesuai untuk memproses pelbagai bukan logam tahan haus, seperti kosong metalurgi serbuk FRP, bahan seramik, dll.; pelbagai logam bukan ferus yang tahan haus, seperti pelbagai aloi silikon-aluminium; pelbagai pemprosesan kemasan logam bukan ferus.
Kelemahan alat berlian ialah ia mempunyai kestabilan haba yang lemah. Apabila suhu pemotongan melebihi 700 darjah hingga 800 darjah, ia akan kehilangan kekerasannya sepenuhnya; di samping itu, ia tidak sesuai untuk memotong logam ferus, kerana berlian (karbon) mudah diikat dengan besi pada suhu tinggi. Tindakan atom menukarkan atom karbon menjadi struktur grafit, dan alat itu mudah rosak.
2. Jenis, sifat dan ciri bahan alat boron nitrida padu dan aplikasi alat
Cubic boron nitride (CBN), bahan superhard kedua yang disintesis dengan kaedah yang serupa dengan berlian, adalah kedua selepas berlian dari segi kekerasan dan kekonduksian terma. Ia mempunyai kestabilan haba yang sangat baik dan boleh dipanaskan hingga 10,000 darjah di atmosfera. Pengoksidaan tidak berlaku. CBN mempunyai sifat kimia yang sangat stabil untuk logam ferus dan boleh digunakan secara meluas dalam pemprosesan produk keluli.
gambar
⑴ Jenis alat pemotong boron nitrida padu
Cubic boron nitride (CBN) adalah bahan yang tidak wujud dalam alam semula jadi. Ia boleh dibahagikan kepada kristal tunggal dan polihabluran, iaitu, kristal tunggal CBN dan boron nitrida padu polihabluran (Polycrystalline cubic bornnitride, dirujuk sebagai PCBN). CBN ialah salah satu isomer boron nitrida (BN), dan strukturnya serupa dengan berlian.
PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) ialah bahan polihabluran yang mensinter bahan CBN halus melalui fasa ikatan (TiC, TiN, Al, Ti, dll.) di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Bahan alat berlian, ia dan berlian secara kolektif dirujuk sebagai bahan alat superhard. PCBN digunakan terutamanya untuk membuat pisau atau alat lain.
Alat PCBN boleh dibahagikan kepada sisipan PCBN integral dan sisipan komposit PCBN yang disinter dengan karbida bersimen.
Sisipan komposit PCBN dibuat dengan mensinter lapisan PCBN dengan ketebalan {{0}}.5 hingga 1.0mm pada karbida bersimen dengan kekuatan dan keliatan yang baik. Prestasinya mempunyai kedua-dua keliatan yang baik dan kekerasan yang tinggi dan rintangan haus. Masalah kekuatan lentur yang rendah dan kesukaran mengimpal sisipan CBN diselesaikan.
⑵ Sifat dan ciri utama boron nitrida padu
Walaupun kekerasan boron nitrida padu sedikit lebih rendah daripada berlian, ia jauh lebih tinggi daripada bahan kekerasan tinggi yang lain. Kelebihan luar biasa CBN ialah kestabilan termanya jauh lebih tinggi daripada berlian, yang boleh mencapai melebihi 1200 darjah (700-800 darjah untuk berlian). tindak balas. Ciri prestasi utama boron nitrida padu adalah seperti berikut.
① Kekerasan tinggi dan rintangan haus: Struktur kristal CBN adalah serupa dengan berlian, dan mempunyai kekerasan dan kekuatan yang serupa dengan berlian. PCBN amat sesuai untuk memproses bahan kekerasan tinggi yang hanya boleh dikisar sebelum ini, dan boleh mendapatkan kualiti permukaan bahan kerja yang lebih baik.
② Kestabilan haba yang tinggi: Rintangan haba CBN boleh mencapai 1400-1500 darjah , iaitu hampir 1 kali lebih tinggi daripada berlian (700-800 darjah ). Alat PCBN boleh memotong aloi suhu tinggi dan keluli keras pada kelajuan 3 hingga 5 kali lebih tinggi daripada alat karbida bersimen.
③Kestabilan kimia yang sangat baik: Ia tidak mempunyai interaksi kimia dengan bahan berasaskan besi pada darjah 1200-1300 , dan ia tidak akan haus dengan mendadak seperti berlian, dan ia masih boleh mengekalkan kekerasan karbida bersimen pada masa ini; Alat PCBN sesuai untuk memotong Bahagian keluli keras dan besi tuang sejuk, boleh digunakan secara meluas dalam pemotongan besi tuang berkelajuan tinggi.
④ Kekonduksian terma yang baik: Walaupun kekonduksian terma CBN tidak sebaik berlian, kekonduksian terma PCBN adalah yang kedua selepas berlian antara pelbagai bahan alat, dan jauh lebih tinggi daripada keluli berkelajuan tinggi dan karbida bersimen.
⑤ Pekali geseran yang rendah: Pekali geseran yang rendah boleh mengurangkan daya pemotongan semasa pemotongan, mengurangkan suhu pemotongan, dan meningkatkan kualiti permukaan mesin.
⑶ Aplikasi alat boron nitrida padu
Boron nitrida padu sesuai untuk kemasan pelbagai bahan yang sukar dipotong seperti keluli dikeraskan, besi tuang keras, aloi suhu tinggi, aloi keras dan bahan penyembur permukaan. Ketepatan pemesinan boleh mencapai IT5 (lubangnya ialah IT6), dan kekasaran permukaan boleh sekecil Ra1.25-0.20μm.
Bahan alat boron nitrida padu mempunyai keliatan yang lemah dan kekuatan lenturan. Oleh itu, alat pemusing boron padu nitrida tidak sesuai untuk pemesinan kasar dengan kelajuan rendah dan beban impak tinggi; Kelebihan terbina yang teruk akan berlaku dalam kes logam, yang akan merosakkan permukaan mesin.
3. Jenis, sifat dan ciri bahan alat seramik dan aplikasi alat
Alat pemotong seramik mempunyai ciri kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang baik, rintangan haba yang sangat baik dan kestabilan kimia, dan tidak mudah diikat dengan logam. Alat pemotong seramik menduduki kedudukan yang sangat penting dalam pemesinan CNC. Alat pemotong seramik telah menjadi salah satu alat pemotong utama untuk pemotongan berkelajuan tinggi dan pemprosesan bahan yang sukar untuk mesin. Alat pemotong seramik digunakan secara meluas dalam pemotongan berkelajuan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras dan pemotongan bahan sukar untuk mesin. Pisau seramik boleh memproses bahan keras tinggi dengan cekap yang tidak dapat diproses sama sekali oleh pisau tradisional, dan menyedari "menggantikan pengisaran dengan kereta"; kelajuan pemotongan optimum pisau seramik boleh menjadi 2 hingga 10 kali lebih tinggi daripada pisau karbida bersimen, sekali gus meningkatkan kecekapan pengeluaran pemprosesan pemotongan Bahan mentah utama yang digunakan dalam bahan alat seramik adalah unsur yang paling banyak dalam kerak bumi. Oleh itu, popularisasi dan penggunaan alat seramik adalah sangat penting untuk meningkatkan produktiviti, mengurangkan kos pemprosesan, dan menjimatkan logam berharga strategik, dan juga akan sangat menggalakkan pembangunan teknologi pemotongan. kemajuan.
gambar
⑴ Jenis bahan alat seramik
Jenis bahan alat seramik secara amnya boleh dibahagikan kepada tiga kategori: seramik berasaskan alumina, seramik berasaskan silikon nitrida, dan seramik berasaskan silikon nitrida-alumina komposit. Antaranya, bahan alat seramik berasaskan alumina dan silikon nitrida adalah yang paling banyak digunakan. Prestasi seramik berasaskan silikon nitrida adalah lebih baik daripada seramik berasaskan alumina.
⑵ Prestasi dan ciri alat pemotong seramik
Ciri prestasi alat pemotong seramik adalah seperti berikut:
① Kekerasan tinggi dan rintangan haus yang baik: Walaupun kekerasan alat seramik tidak setinggi PCD dan PCBN, ia jauh lebih tinggi daripada alat karbida bersimen dan keluli berkelajuan tinggi, mencapai 93-95HRA. Alat seramik boleh memproses bahan kekerasan tinggi yang sukar diproses dengan alat tradisional, dan sesuai untuk pemotongan berkelajuan tinggi dan pemotongan keras.
② Rintangan suhu tinggi dan rintangan haba yang baik: Alat seramik masih boleh dipotong pada suhu tinggi melebihi 1200 darjah . Pisau seramik mempunyai sifat mekanikal suhu tinggi yang baik, dan rintangan pengoksidaan pisau seramik A12O3 sangat baik. Walaupun kelebihan pemotongan berada dalam keadaan merah panas, ia boleh digunakan secara berterusan. Oleh itu, alat seramik boleh mencapai pemotongan kering, yang boleh menjimatkan cecair pemotongan.
③ Kestabilan kimia yang baik: alat pemotong seramik tidak mudah diikat dengan logam, dan tahan kakisan dan stabil secara kimia, yang boleh mengurangkan haus ikatan alat pemotong.
④ Pekali geseran rendah: Perkaitan antara alat pemotong seramik dan logam adalah kecil, dan pekali geseran adalah rendah, yang boleh mengurangkan daya pemotongan dan suhu pemotongan.
⑶ Penggunaan pisau seramik
Seramik adalah salah satu bahan alat yang digunakan terutamanya untuk kemasan berkelajuan tinggi dan separuh kemasan. Alat pemotong seramik sesuai untuk memotong semua jenis besi tuang (besi tuang kelabu, besi mulur, besi tuang boleh ditempa, besi tuang sejuk, besi tuang tahan haus aloi tinggi) dan keluli (keluli struktur karbon, keluli struktur aloi, keluli kekuatan tinggi , keluli mangan tinggi, keluli dipadamkan dsb.), juga boleh digunakan untuk memotong aloi tembaga, grafit, plastik kejuruteraan dan bahan komposit.
Terdapat masalah kekuatan lentur yang rendah dan keliatan hentaman yang lemah dalam prestasi bahan alat seramik, yang tidak sesuai untuk memotong di bawah kelajuan rendah dan beban hentaman.
gambar
4. Sifat dan Ciri Bahan Alat Pemotong Bersalut dan Aplikasi Alat Pemotong
Menyalut alat adalah salah satu cara penting untuk meningkatkan prestasi alat. Kemunculan alat pemotong bersalut telah membuat satu kejayaan besar dalam prestasi pemotongan alat pemotong. Alat bersalut disalut dengan satu atau lebih lapisan kompaun refraktori dengan rintangan haus yang baik pada badan alat yang lebih keras, yang menggabungkan substrat alat dengan salutan keras, supaya prestasi alat bertambah baik. Alat pemotong bersalut boleh meningkatkan kecekapan pemprosesan, meningkatkan ketepatan pemprosesan, memanjangkan hayat alat dan mengurangkan kos pemprosesan.
Kira-kira 80 peratus daripada alat pemotong yang digunakan dalam alat mesin CNC baharu menggunakan alat bersalut. Alat pemotong bersalut akan menjadi pelbagai alat yang paling penting dalam bidang pemesinan CNC pada masa hadapan.
gambar
⑴ Jenis alatan bersalut
Mengikut kaedah salutan yang berbeza, alat bersalut boleh dibahagikan kepada alat bersalut pemendapan wap kimia (CVD) dan alat bersalut pemendapan wap fizikal (PVD). Alat karbida bersalut biasanya menggunakan pemendapan wap kimia, dan suhu pemendapan adalah sekitar 1000 darjah. Alat keluli berkelajuan tinggi bersalut biasanya menggunakan pemendapan wap fizikal, dan suhu pemendapan adalah kira-kira 500 darjah;
Mengikut bahan substrat yang berbeza bagi alat bersalut, alat bersalut boleh dibahagikan kepada alat bersalut karbida, alat bersalut keluli berkelajuan tinggi, dan alat bersalut pada seramik dan bahan superhard (berlian dan boron nitrida padu).
Mengikut sifat bahan salutan, alatan bersalut boleh dibahagikan kepada dua kategori iaitu alatan bersalut "keras" dan alatan bersalut 'lembut'. Matlamat utama yang dikejar oleh alat bersalut "keras" ialah kekerasan tinggi dan rintangan haus Kelebihan utamanya ialah kekerasan tinggi dan rintangan haus yang baik, biasanya salutan TiC dan TiN. Matlamat yang dikejar oleh alat salutan "lembut" ialah pekali geseran yang rendah, juga dikenali sebagai alat pelincir sendiri, dan geserannya dengan bahan bahan kerja Pekali adalah sangat rendah, hanya kira-kira 0.1, yang boleh mengurangkan ikatan, mengurangkan geseran, mengurangkan daya pemotongan dan suhu pemotongan.
Baru-baru ini membangunkan alat salutan nano (Nanoeoating). Alat bersalut ini boleh menggunakan kombinasi berbeza pelbagai bahan salutan (seperti logam/logam, logam/seramik, seramik/seramik, dsb.) untuk memenuhi keperluan fungsi dan prestasi yang berbeza. Salutan nano yang direka dengan betul boleh menjadikan bahan alat mempunyai fungsi anti geseran dan anti haus yang sangat baik dan sifat pelincir sendiri, yang sesuai untuk pemotongan kering berkelajuan tinggi.
⑵ Ciri-ciri alatan bersalut
Ciri prestasi alat bersalut adalah seperti berikut:
① Prestasi mekanikal dan pemotongan yang baik: Alat bersalut menggabungkan sifat cemerlang bahan asas dan bahan salutan, yang bukan sahaja mengekalkan keliatan yang baik dan kekuatan tinggi asas
