La combinació d'equips de processament avançats i eines de tall CNC d'alt rendiment pot donar el màxim partit al seu degut rendiment i aconseguir bons beneficis econòmics. Amb el ràpid desenvolupament dels materials per a eines de tall, diversos nous materials per a eines de tall han millorat molt les seves propietats físiques, mecàniques i el rendiment de tall, i el seu rang d'aplicacions també ha continuat ampliant-se.
imatge
1. Els materials de les eines han de tenir propietats bàsiques
el
L'elecció del material de l'eina té una gran influència en la vida útil de l'eina, l'eficiència del processament, la qualitat del processament i el cost del processament. Quan l'eina talla, ha de suportar els efectes d'alta pressió, alta temperatura, fricció, xoc i vibració. Per tant, el material de l'eina ha de tenir les propietats bàsiques següents:
(1) Duresa i resistència al desgast. La duresa del material de l'eina ha de ser superior a la del material de la peça, generalment per sobre de 60HRC. Com més dur sigui el material de l'eina, millor serà la resistència al desgast.
(2) Força i duresa. Els materials de les eines han de tenir una gran resistència i tenacitat per suportar forces de tall, cops i vibracions, i evitar la fractura fràgil i l'estella de les eines.
(3) Resistència a la calor. La resistència a la calor del material de l'eina és millor, pot suportar altes temperatures de tall i té una bona resistència a l'oxidació.
(4) Rendiment del procés i economia. Els materials de l'eina han de tenir un bon rendiment de forja, un rendiment de tractament tèrmic, un rendiment de soldadura, un rendiment de mòlta, etc., i han de perseguir una alta relació rendiment-preu.
2. Tipus, propietats, característiques i aplicacions dels materials per a eines
1. Tipus, propietats i característiques dels materials d'eines de diamant i aplicacions d'eines
El diamant és un al·lòtrop del carboni i és el material més dur que es troba a la natura. Les eines de diamant tenen una alta duresa, una alta resistència al desgast i una alta conductivitat tèrmica, i s'utilitzen àmpliament en el processament de metalls no fèrrics i materials no metàl·lics. Especialment en el tall d'alta velocitat d'alumini i aliatges de silici-alumini, les eines de diamant són els principals tipus d'eines de tall difícils de substituir. Les eines de diamant que poden assolir una alta eficiència, una alta estabilitat i un mecanitzat de llarga vida són eines indispensables i importants en el mecanitzat CNC modern.
imatge
⑴ Tipus d'eines de diamant
① Eina de diamant natural: el diamant natural s'ha utilitzat com a eina de tall durant centenars d'anys. L'eina de diamant natural d'un sol cristall s'ha mòlt finament i la vora de tall es pot tallar molt afilada. El radi de tall pot arribar a 0.002μm, que pot realitzar un tall ultra prim i pot. És una eina de mecanitzat d'ultra precisió reconeguda, ideal i insubstituïble per processar una precisió extremadament alta de la peça i una rugositat superficial extremadament baixa.
② Eina de diamant PCD: el diamant natural és car i el diamant policristalí (PCD) s'utilitza àmpliament en el tall. Des de principis de la dècada de 1970, es va desenvolupar el diamant policristalí (Diamant Polycrystauine, abreviament PCD) Després de l'èxit, les eines de diamant natural s'han substituït per diamants policristalí artificials en moltes ocasions. Les matèries primeres PCD són riques en fonts i el seu preu és només d'unes dècimes a una desena part dels diamants naturals.
Les eines de PCD no poden moldre vores extremadament afilades i la qualitat superficial de les peces processades no és tan bona com la del diamant natural. No és convenient fabricar insercions de PCD amb trencaclosques a la indústria. Per tant, el PCD només es pot utilitzar per al tall fi de metalls no fèrrics i no metalls, i és difícil aconseguir un tall de mirall d'ultra precisió.
③ Eines de diamant CVD: des de finals de la dècada de 1970 fins a principis de la dècada de 1980, la tecnologia de diamant CVD va aparèixer al Japó. El diamant CVD es refereix a la síntesi de pel·lícula de diamant sobre substrats heterogenis (com ara carbur cimentat, ceràmica, etc.) per deposició química de vapor (CVD). El diamant CVD té exactament la mateixa estructura i característiques que el diamant natural.
El rendiment del diamant CVD és molt proper al del diamant natural, i té els avantatges del diamant d'un sol cristall natural i del diamant policristal·lí (PCD) i supera fins a cert punt les seves deficiències.
⑵ Característiques de rendiment de les eines de diamant
① Duresa i resistència al desgast extremadament alta: el diamant natural és la substància més dura que es troba a la natura. El diamant té una resistència al desgast extremadament alta. Quan es processen materials d'alta duresa, la vida útil de les eines de diamant és de 10 a 100 vegades la de les eines de carbur cimentat, o fins i tot centenars de vegades.
② Té un coeficient de fricció molt baix: el coeficient de fricció entre el diamant i alguns metalls no fèrrics és inferior al d'altres eines de tall, el coeficient de fricció és baix, la deformació durant el processament és petita i la força de tall pot quedar reduït.
③ La vora de tall és molt afilada: la vora de tall de les eines de diamant es pot esmolar i l'eina de diamant natural d'un sol cristall pot arribar a 0.002-0.008μm, que es pot utilitzar per a ultra -tall prim i mecanitzat d'ultra precisió.
④ Té una alta conductivitat tèrmica: el diamant té una alta conductivitat tèrmica i difusivitat tèrmica, la calor de tall es dissipa fàcilment i la temperatura de la part de tall de l'eina és baixa.
⑤ Baix coeficient d'expansió tèrmica: el coeficient d'expansió tèrmica del diamant és diverses vegades més petit que el del carbur cimentat, i el canvi de mida de l'eina causat per la calor de tall és molt petit, la qual cosa és especialment important per a un mecanitzat de precisió i ultra-precisió que requereix un alt nivell. precisió dimensional.
⑶ Aplicació d'eines de diamant
Les eines de diamant s'utilitzen principalment per tallar i perforar metalls no fèrrics i materials no metàl·lics a gran velocitat. És adequat per processar diversos no metalls resistents al desgast, com ara blancs de metal·lúrgia de pols FRP, materials ceràmics, etc.; diversos metalls no fèrrics resistents al desgast, com ara diversos aliatges de silici i alumini; diversos processos d'acabat de metalls no fèrrics.
El desavantatge de les eines de diamant és que tenen poca estabilitat tèrmica. Quan la temperatura de tall supera els 700 graus a 800 graus, perdrà completament la seva duresa; a més, no és apte per tallar metalls ferrosos, perquè el diamant (carboni) és fàcil d'unir amb el ferro a altes temperatures. L'acció atòmica converteix els àtoms de carboni en una estructura de grafit i l'eina es fa malbé fàcilment.
2. Tipus, propietats i característiques dels materials d'eina de nitrur de bor cúbic i aplicacions d'eines
El nitrur de bor cúbic (CBN), el segon material superdur sintetitzat per un mètode similar al del diamant, és el segon només després del diamant en termes de duresa i conductivitat tèrmica. Té una excel·lent estabilitat tèrmica i es pot escalfar a 10 000 graus a l'atmosfera. No es produeix l'oxidació. El CBN té propietats químiques extremadament estables per als metalls ferrosos i es pot utilitzar àmpliament en el processament de productes d'acer.
imatge
⑴ Tipus d'eines de tall de nitrur de bor cúbic
El nitrur de bor cúbic (CBN) és una substància que no existeix a la natura. Es pot dividir en monocristal·lí i policristalí, és a dir, CBN monocristal·lí i nitrur de bor cúbic policristalí (bornnitrur cúbic policristalí, anomenat PCBN). El CBN és un dels isòmers del nitrur de bor (BN) i la seva estructura és similar a la del diamant.
El PCBN (nitrur de bor cúbic policristalí) és un material policristalí que sinteritza materials fins de CBN mitjançant una fase d'unió (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) a alta temperatura i alta pressió. Material d'eina de diamant, aquest i el diamant es coneixen col·lectivament com a material d'eina superdur. El PCBN s'utilitza principalment per fabricar ganivets o altres eines.
Les eines PCBN es poden dividir en insercions PCBN integrals i insercions compostes PCBN sinteritzades amb carbur cimentat.
Les insercions compostes de PCBN es fan sinteritzant una capa de PCBN amb un gruix de {{0}},5 a 1,0 mm sobre un carbur cimentat amb bona resistència i tenacitat. El seu rendiment té una bona duresa i una alta duresa i resistència al desgast. Es resolen els problemes de baixa resistència a la flexió i dificultats de soldadura de les insercions de CBN.
⑵ Principals propietats i característiques del nitrur de bor cúbic
Tot i que la duresa del nitrur de bor cúbic és lleugerament inferior a la del diamant, és molt superior a la d'altres materials d'alta duresa. L'avantatge destacat del CBN és que la seva estabilitat tèrmica és molt superior a la del diamant, que pot arribar a superar els 1200 graus (700-800 graus per al diamant). reacció. Les principals característiques de rendiment del nitrur de bor cúbic són les següents.
① Alta duresa i resistència al desgast: l'estructura de cristall del CBN és similar a la del diamant i té una duresa i una força similars a les del diamant. El PCBN és especialment adequat per processar materials d'alta duresa que només es podrien mòltar abans i poden obtenir una millor qualitat superficial de les peces de treball.
② Alta estabilitat tèrmica: la resistència a la calor del CBN pot arribar a 1400-1500 grau, que és gairebé 1 vegades més gran que la del diamant (700-800 grau). Les eines PCBN poden tallar aliatges d'alta temperatura i acers endurits a una velocitat de 3 a 5 vegades superior a la de les eines de carbur cimentat.
③Excel·lent estabilitat química: no té interacció química amb materials a base de ferro a 1200-1300 grau, no es desgastarà tan fort com el diamant, i encara pot mantenir la duresa del carbur cimentat en aquest moment; Les eines PCBN són adequades per tallar peces d'acer endurit i ferro colat refrigerat, es poden utilitzar àmpliament en el tall d'alta velocitat de ferro colat.
④ Bona conductivitat tèrmica: tot i que la conductivitat tèrmica del CBN no és tan bona com la del diamant, la conductivitat tèrmica del PCBN és la segona només després del diamant entre diversos materials d'eina i és molt superior a la de l'acer d'alta velocitat i el carbur cimentat.
⑤ Baix coeficient de fricció: un baix coeficient de fricció pot reduir la força de tall durant el tall, reduir la temperatura de tall i millorar la qualitat de la superfície mecanitzada.
⑶ Aplicació d'eines de nitrur de bor cúbic
El nitrur de bor cúbic és adequat per a l'acabat de diversos materials difícils de tallar, com ara acer endurit, ferro colat dur, aliatge d'alta temperatura, aliatge dur i materials de polvorització superficial. La precisió de mecanitzat pot arribar a IT5 (el forat és IT6) i la rugositat superficial pot ser tan petita com Ra1.25-0.20μm.
El material d'eina de nitrur de bor cúbic té poca duresa i resistència a la flexió. Per tant, les eines de tornejat de nitrur de bor cúbic no són adequades per al mecanitzat en brut amb baixa velocitat i càrrega d'impacte elevat; En el cas del metall es produirà una vora acumulada severa, que deteriorarà la superfície mecanitzada.
3. Tipus, propietats i característiques dels materials d'eina ceràmica i aplicacions d'eines
Les eines de tall de ceràmica tenen les característiques d'alta duresa, bona resistència al desgast, excel·lent resistència a la calor i estabilitat química, i no són fàcils d'unir amb el metall. Les eines de tall de ceràmica ocupen una posició molt important en el mecanitzat CNC. Les eines de tall de ceràmica s'han convertit en una de les principals eines de tall per al tall i processament d'alta velocitat de materials difícils de mecanitzar. Les eines de tall de ceràmica s'utilitzen àmpliament en el tall d'alta velocitat, el tall en sec, el tall dur i el tall de materials difícils de mecanitzar. Els ganivets de ceràmica poden processar de manera eficient materials de gran duresa que els ganivets tradicionals no poden processar en absolut, i adonar-se de "substituir la mòlta per un cotxe"; La velocitat de tall òptima dels ganivets de ceràmica pot ser de 2 a 10 vegades superior a la dels ganivets de carbur cimentat, millorant així molt l'eficiència de producció del processament de tall. Per tant, la popularització i l'aplicació d'eines ceràmiques és de gran importància per millorar la productivitat, reduir els costos de processament i estalviar metalls preciosos estratègics, i també promourà molt el desenvolupament de la tecnologia de tall. progrés, progressar.
imatge
⑴ Tipus de materials per a eines ceràmiques
Els tipus de materials d'eines ceràmiques generalment es poden dividir en tres categories: ceràmica a base d'alúmina, ceràmica a base de nitrur de silici i ceràmica composta a base de nitrur de silici-alúmina. Entre ells, els materials d'eina ceràmics a base d'alúmina i nitrur de silici són els més utilitzats. El rendiment de la ceràmica a base de nitrur de silici és superior al de la ceràmica a base d'alúmina.
⑵ Rendiment i característiques de les eines de tall de ceràmica
Les característiques de rendiment de les eines de tall de ceràmica són les següents:
① Alta duresa i bona resistència al desgast: tot i que la duresa de les eines ceràmiques no és tan alta com la de PCD i PCBN, és molt superior a la de les eines de carbur cimentat i d'acer d'alta velocitat, arribant a 93-95HRA. Les eines de ceràmica poden processar materials d'alta duresa que són difícils de processar amb eines tradicionals i són adequades per al tall d'alta velocitat i el tall dur.
② Resistència a altes temperatures i bona resistència a la calor: les eines de ceràmica encara poden tallar a altes temperatures per sobre de 1200 graus. Els ganivets de ceràmica tenen bones propietats mecàniques a alta temperatura i la resistència a l'oxidació dels ganivets de ceràmica A12O3 és especialment bona. Fins i tot si el tall es troba en un estat calent, es pot utilitzar contínuament. Per tant, les eines de ceràmica poden aconseguir un tall en sec, cosa que pot estalviar fluid de tall.
③ Bona estabilitat química: les eines de tall de ceràmica no són fàcils d'unir amb el metall, són resistents a la corrosió i químicament estables, cosa que pot reduir el desgast d'unió de les eines de tall.
④ Baix coeficient de fricció: l'afinitat entre les eines de tall de ceràmica i el metall és petita, i el coeficient de fricció és baix, cosa que pot reduir la força de tall i la temperatura de tall.
⑶ Aplicació de ganivets de ceràmica
La ceràmica és un dels materials d'eina utilitzats principalment per a l'acabat i el semiacabat d'alta velocitat. Les eines de tall de ceràmica són adequades per tallar tot tipus de ferro colat (ferro colat gris, ferro dúctil, ferro colat mal·leable, ferro colat refrigerat, ferro colat d'alt aliatge resistent al desgast) i acer (acer estructural al carboni, acer estructural d'aliatge, acer d'alta resistència). , acer alt en manganès, acer temperat, etc.), també es pot utilitzar per tallar aliatges de coure, grafit, plàstics d'enginyeria i materials compostos.
Hi ha problemes de baixa resistència a la flexió i poca resistència a l'impacte en el rendiment dels materials d'eines ceràmiques, que no són adequats per tallar a baixa velocitat i càrrega d'impacte.
imatge
4. Propietats i característiques dels materials d'eines de tall recoberts i aplicació d'eines de tall
El recobriment de l'eina és una de les maneres importants de millorar el rendiment de l'eina. L'aparició d'eines de tall recobertes ha suposat un gran avenç en el rendiment de tall de les eines de tall. L'eina recoberta està recoberta amb una o més capes de compost refractari amb bona resistència al desgast al cos de l'eina més resistent, que combina el substrat de l'eina amb el recobriment dur, de manera que el rendiment de l'eina es millora molt. Les eines de tall recobertes poden millorar l'eficiència del processament, millorar la precisió del processament, allargar la vida útil de l'eina i reduir els costos de processament.
Al voltant del 80 per cent de les eines de tall que s'utilitzen en les noves màquines eina CNC utilitzen eines recobertes. Les eines de tall recobertes seran la varietat d'eines més important en el camp del mecanitzat CNC en el futur.
imatge
⑴ Tipus d'eines recobertes
Segons els diferents mètodes de recobriment, les eines recobertes es poden dividir en eines recobertes de deposició química de vapor (CVD) i eines recobertes de deposició física de vapor (PVD). Les eines de carbur revestit utilitzen generalment la deposició de vapor químic i la temperatura de deposició és d'uns 1000 graus. Les eines d'acer d'alta velocitat recobertes utilitzen generalment la deposició física de vapor i la temperatura de deposició és d'uns 500 graus;
Segons els diferents materials de substrat de les eines recobertes, les eines recobertes es poden dividir en eines recobertes de carbur, eines recobertes d'acer d'alta velocitat i eines recobertes de ceràmica i materials superdurs (diamant i nitrur de bor cúbic).
Segons la naturalesa del material de recobriment, les eines recobertes es poden dividir en dues categories, a saber, eines recobertes "dures" i eines recobertes "toves". Els principals objectius que persegueixen les eines amb recobriment "dur" són l'alta duresa i resistència al desgast. Els seus principals avantatges són l'alta duresa i una bona resistència al desgast, normalment recobriments TiC i TiN. L'objectiu que persegueixen les eines de recobriment "tous" és un baix coeficient de fricció, també conegut com a eines autolubricants, i la seva fricció amb el material de la peça. El coeficient és molt baix, només al voltant de 0.1, que pot reduir unió, reduir la fricció, reduir la força de tall i la temperatura de tall.
Recentment ha desenvolupat una eina de nano-recobriment (Nanoeoating). Aquesta eina recoberta pot utilitzar diferents combinacions de diversos materials de recobriment (com ara metall/metall, metall/ceràmica, ceràmica/ceràmica, etc.) per satisfer diferents requisits funcionals i de rendiment. Un nano-recobriment dissenyat correctament pot fer que el material de l'eina tingui excel·lents funcions antifricció i antidesgast i propietats autolubricants, que és adequat per al tall en sec a alta velocitat.
⑵ Característiques de les eines recobertes
Les característiques de rendiment de les eines recobertes són les següents:
① Bon rendiment mecànic i de tall: les eines recobertes combinen les excel·lents propietats del material base i el material de recobriment, que no només mantenen la bona tenacitat i alta resistència de la base.
La combinació d'equips de processament avançats i eines de tall CNC d'alt rendiment pot donar el màxim partit al seu degut rendiment i aconseguir bons beneficis econòmics. Amb el ràpid desenvolupament dels materials per a eines de tall, diversos nous materials per a eines de tall han millorat molt les seves propietats físiques, mecàniques i el rendiment de tall, i el seu rang d'aplicacions també ha continuat ampliant-se.
imatge
1. Els materials de les eines han de tenir propietats bàsiques
el
L'elecció del material de l'eina té una gran influència en la vida útil de l'eina, l'eficiència del processament, la qualitat del processament i el cost del processament. Quan l'eina talla, ha de suportar els efectes d'alta pressió, alta temperatura, fricció, xoc i vibració. Per tant, el material de l'eina ha de tenir les propietats bàsiques següents:
(1) Duresa i resistència al desgast. La duresa del material de l'eina ha de ser superior a la del material de la peça, generalment per sobre de 60HRC. Com més dur sigui el material de l'eina, millor serà la resistència al desgast.
(2) Força i duresa. Els materials de les eines han de tenir una gran resistència i tenacitat per suportar forces de tall, cops i vibracions, i evitar la fractura fràgil i l'estella de les eines.
(3) Resistència a la calor. La resistència a la calor del material de l'eina és millor, pot suportar altes temperatures de tall i té una bona resistència a l'oxidació.
(4) Rendiment del procés i economia. Els materials de l'eina han de tenir un bon rendiment de forja, un rendiment de tractament tèrmic, un rendiment de soldadura, un rendiment de mòlta, etc., i han de perseguir una alta relació rendiment-preu.
2. Tipus, propietats, característiques i aplicacions dels materials per a eines
1. Tipus, propietats i característiques dels materials d'eines de diamant i aplicacions d'eines
El diamant és un al·lòtrop del carboni i és el material més dur que es troba a la natura. Les eines de diamant tenen una alta duresa, una alta resistència al desgast i una alta conductivitat tèrmica, i s'utilitzen àmpliament en el processament de metalls no fèrrics i materials no metàl·lics. Especialment en el tall d'alta velocitat d'alumini i aliatges de silici-alumini, les eines de diamant són els principals tipus d'eines de tall difícils de substituir. Les eines de diamant que poden assolir una alta eficiència, una alta estabilitat i un mecanitzat de llarga vida són eines indispensables i importants en el mecanitzat CNC modern.
imatge
⑴ Tipus d'eines de diamant
① Eina de diamant natural: el diamant natural s'ha utilitzat com a eina de tall durant centenars d'anys. L'eina de diamant natural d'un sol cristall s'ha mòlt finament i la vora de tall es pot tallar molt afilada. El radi de tall pot arribar a 0.002μm, que pot realitzar un tall ultra prim i pot. És una eina de mecanitzat d'ultra precisió reconeguda, ideal i insubstituïble per processar una precisió extremadament alta de la peça i una rugositat superficial extremadament baixa.
② Eina de diamant PCD: el diamant natural és car i el diamant policristalí (PCD) s'utilitza àmpliament en el tall. Des de principis de la dècada de 1970, es va desenvolupar el diamant policristalí (Diamant Polycrystauine, abreviament PCD) Després de l'èxit, les eines de diamant natural s'han substituït per diamants policristalí artificials en moltes ocasions. Les matèries primeres PCD són riques en fonts i el seu preu és només d'unes dècimes a una desena part dels diamants naturals.
Les eines de PCD no poden moldre vores extremadament afilades i la qualitat superficial de les peces processades no és tan bona com la del diamant natural. No és convenient fabricar insercions de PCD amb trencaclosques a la indústria. Per tant, el PCD només es pot utilitzar per al tall fi de metalls no fèrrics i no metalls, i és difícil aconseguir un tall de mirall d'ultra precisió.
③ Eines de diamant CVD: des de finals de la dècada de 1970 fins a principis de la dècada de 1980, la tecnologia de diamant CVD va aparèixer al Japó. El diamant CVD es refereix a la síntesi de pel·lícula de diamant sobre substrats heterogenis (com ara carbur cimentat, ceràmica, etc.) per deposició química de vapor (CVD). El diamant CVD té exactament la mateixa estructura i característiques que el diamant natural.
El rendiment del diamant CVD és molt proper al del diamant natural, i té els avantatges del diamant d'un sol cristall natural i del diamant policristal·lí (PCD) i supera fins a cert punt les seves deficiències.
⑵ Característiques de rendiment de les eines de diamant
① Duresa i resistència al desgast extremadament alta: el diamant natural és la substància més dura que es troba a la natura. El diamant té una resistència al desgast extremadament alta. Quan es processen materials d'alta duresa, la vida útil de les eines de diamant és de 10 a 100 vegades la de les eines de carbur cimentat, o fins i tot centenars de vegades.
② Té un coeficient de fricció molt baix: el coeficient de fricció entre el diamant i alguns metalls no fèrrics és inferior al d'altres eines de tall, el coeficient de fricció és baix, la deformació durant el processament és petita i la força de tall pot quedar reduït.
③ La vora de tall és molt afilada: la vora de tall de les eines de diamant es pot esmolar i l'eina de diamant natural d'un sol cristall pot arribar a 0.002-0.008μm, que es pot utilitzar per a ultra -tall prim i mecanitzat d'ultra precisió.
④ Té una alta conductivitat tèrmica: el diamant té una alta conductivitat tèrmica i difusivitat tèrmica, la calor de tall es dissipa fàcilment i la temperatura de la part de tall de l'eina és baixa.
⑤ Baix coeficient d'expansió tèrmica: el coeficient d'expansió tèrmica del diamant és diverses vegades més petit que el del carbur cimentat, i el canvi de mida de l'eina causat per la calor de tall és molt petit, la qual cosa és especialment important per a un mecanitzat de precisió i ultra-precisió que requereix un alt nivell. precisió dimensional.
⑶ Aplicació d'eines de diamant
Les eines de diamant s'utilitzen principalment per tallar i perforar metalls no fèrrics i materials no metàl·lics a gran velocitat. És adequat per processar diversos no metalls resistents al desgast, com ara blancs de metal·lúrgia de pols FRP, materials ceràmics, etc.; diversos metalls no fèrrics resistents al desgast, com ara diversos aliatges de silici i alumini; diversos processos d'acabat de metalls no fèrrics.
El desavantatge de les eines de diamant és que tenen poca estabilitat tèrmica. Quan la temperatura de tall supera els 700 graus a 800 graus, perdrà completament la seva duresa; a més, no és apte per tallar metalls ferrosos, perquè el diamant (carboni) és fàcil d'unir amb el ferro a altes temperatures. L'acció atòmica converteix els àtoms de carboni en una estructura de grafit i l'eina es fa malbé fàcilment.
2. Tipus, propietats i característiques dels materials d'eina de nitrur de bor cúbic i aplicacions d'eines
El nitrur de bor cúbic (CBN), el segon material superdur sintetitzat per un mètode similar al del diamant, és el segon només després del diamant en termes de duresa i conductivitat tèrmica. Té una excel·lent estabilitat tèrmica i es pot escalfar a 10 000 graus a l'atmosfera. No es produeix l'oxidació. El CBN té propietats químiques extremadament estables per als metalls ferrosos i es pot utilitzar àmpliament en el processament de productes d'acer.
imatge
⑴ Tipus d'eines de tall de nitrur de bor cúbic
El nitrur de bor cúbic (CBN) és una substància que no existeix a la natura. Es pot dividir en monocristal·lí i policristalí, és a dir, CBN monocristal·lí i nitrur de bor cúbic policristalí (bornnitrur cúbic policristalí, anomenat PCBN). El CBN és un dels isòmers del nitrur de bor (BN) i la seva estructura és similar a la del diamant.
El PCBN (nitrur de bor cúbic policristalí) és un material policristalí que sinteritza materials fins de CBN mitjançant una fase d'unió (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) a alta temperatura i alta pressió. Material d'eina de diamant, aquest i el diamant es coneixen col·lectivament com a material d'eina superdur. El PCBN s'utilitza principalment per fabricar ganivets o altres eines.
Les eines PCBN es poden dividir en insercions PCBN integrals i insercions compostes PCBN sinteritzades amb carbur cimentat.
Les insercions compostes de PCBN es fan sinteritzant una capa de PCBN amb un gruix de {{0}},5 a 1,0 mm sobre un carbur cimentat amb bona resistència i tenacitat. El seu rendiment té una bona duresa i una alta duresa i resistència al desgast. Es resolen els problemes de baixa resistència a la flexió i dificultats de soldadura de les insercions de CBN.
⑵ Principals propietats i característiques del nitrur de bor cúbic
Tot i que la duresa del nitrur de bor cúbic és lleugerament inferior a la del diamant, és molt superior a la d'altres materials d'alta duresa. L'avantatge destacat del CBN és que la seva estabilitat tèrmica és molt superior a la del diamant, que pot arribar a superar els 1200 graus (700-800 graus per al diamant). reacció. Les principals característiques de rendiment del nitrur de bor cúbic són les següents.
① Alta duresa i resistència al desgast: l'estructura de cristall del CBN és similar a la del diamant i té una duresa i una força similars a les del diamant. El PCBN és especialment adequat per processar materials d'alta duresa que només es podrien mòltar abans i poden obtenir una millor qualitat superficial de les peces de treball.
② Alta estabilitat tèrmica: la resistència a la calor del CBN pot arribar a 1400-1500 grau, que és gairebé 1 vegades més gran que la del diamant (700-800 grau). Les eines PCBN poden tallar aliatges d'alta temperatura i acers endurits a una velocitat de 3 a 5 vegades superior a la de les eines de carbur cimentat.
③Excel·lent estabilitat química: no té interacció química amb materials a base de ferro a 1200-1300 grau, no es desgastarà tan fort com el diamant, i encara pot mantenir la duresa del carbur cimentat en aquest moment; Les eines PCBN són adequades per tallar peces d'acer endurit i ferro colat refrigerat, es poden utilitzar àmpliament en el tall d'alta velocitat de ferro colat.
④ Bona conductivitat tèrmica: tot i que la conductivitat tèrmica del CBN no és tan bona com la del diamant, la conductivitat tèrmica del PCBN és la segona només després del diamant entre diversos materials d'eina i és molt superior a la de l'acer d'alta velocitat i el carbur cimentat.
⑤ Baix coeficient de fricció: un baix coeficient de fricció pot reduir la força de tall durant el tall, reduir la temperatura de tall i millorar la qualitat de la superfície mecanitzada.
⑶ Aplicació d'eines de nitrur de bor cúbic
El nitrur de bor cúbic és adequat per a l'acabat de diversos materials difícils de tallar, com ara acer endurit, ferro colat dur, aliatge d'alta temperatura, aliatge dur i materials de polvorització superficial. La precisió de mecanitzat pot arribar a IT5 (el forat és IT6) i la rugositat superficial pot ser tan petita com Ra1.25-0.20μm.
El material d'eina de nitrur de bor cúbic té poca duresa i resistència a la flexió. Per tant, les eines de tornejat de nitrur de bor cúbic no són adequades per al mecanitzat en brut amb baixa velocitat i càrrega d'impacte elevat; En el cas del metall es produirà una vora acumulada severa, que deteriorarà la superfície mecanitzada.
3. Tipus, propietats i característiques dels materials d'eina ceràmica i aplicacions d'eines
Les eines de tall de ceràmica tenen les característiques d'alta duresa, bona resistència al desgast, excel·lent resistència a la calor i estabilitat química, i no són fàcils d'unir amb el metall. Les eines de tall de ceràmica ocupen una posició molt important en el mecanitzat CNC. Les eines de tall de ceràmica s'han convertit en una de les principals eines de tall per al tall i processament d'alta velocitat de materials difícils de mecanitzar. Les eines de tall de ceràmica s'utilitzen àmpliament en el tall d'alta velocitat, el tall en sec, el tall dur i el tall de materials difícils de mecanitzar. Els ganivets de ceràmica poden processar de manera eficient materials de gran duresa que els ganivets tradicionals no poden processar en absolut, i adonar-se de "substituir la mòlta per un cotxe"; La velocitat de tall òptima dels ganivets de ceràmica pot ser de 2 a 10 vegades superior a la dels ganivets de carbur cimentat, millorant així molt l'eficiència de producció del processament de tall. Per tant, la popularització i l'aplicació d'eines ceràmiques és de gran importància per millorar la productivitat, reduir els costos de processament i estalviar metalls preciosos estratègics, i també promourà molt el desenvolupament de la tecnologia de tall. progrés, progressar.
imatge
⑴ Tipus de materials per a eines ceràmiques
Els tipus de materials d'eines ceràmiques generalment es poden dividir en tres categories: ceràmica a base d'alúmina, ceràmica a base de nitrur de silici i ceràmica composta a base de nitrur de silici-alúmina. Entre ells, els materials d'eina ceràmics a base d'alúmina i nitrur de silici són els més utilitzats. El rendiment de la ceràmica a base de nitrur de silici és superior al de la ceràmica a base d'alúmina.
⑵ Rendiment i característiques de les eines de tall de ceràmica
Les característiques de rendiment de les eines de tall de ceràmica són les següents:
① Alta duresa i bona resistència al desgast: tot i que la duresa de les eines ceràmiques no és tan alta com la de PCD i PCBN, és molt superior a la de les eines de carbur cimentat i d'acer d'alta velocitat, arribant a 93-95HRA. Les eines de ceràmica poden processar materials d'alta duresa que són difícils de processar amb eines tradicionals i són adequades per al tall d'alta velocitat i el tall dur.
② Resistència a altes temperatures i bona resistència a la calor: les eines de ceràmica encara poden tallar a altes temperatures per sobre de 1200 graus. Els ganivets de ceràmica tenen bones propietats mecàniques a alta temperatura i la resistència a l'oxidació dels ganivets de ceràmica A12O3 és especialment bona. Fins i tot si el tall es troba en un estat calent, es pot utilitzar contínuament. Per tant, les eines de ceràmica poden aconseguir un tall en sec, cosa que pot estalviar fluid de tall.
③ Bona estabilitat química: les eines de tall de ceràmica no són fàcils d'unir amb el metall, són resistents a la corrosió i químicament estables, cosa que pot reduir el desgast d'unió de les eines de tall.
④ Baix coeficient de fricció: l'afinitat entre les eines de tall de ceràmica i el metall és petita, i el coeficient de fricció és baix, cosa que pot reduir la força de tall i la temperatura de tall.
⑶ Aplicació de ganivets de ceràmica
La ceràmica és un dels materials d'eina utilitzats principalment per a l'acabat i el semiacabat d'alta velocitat. Les eines de tall de ceràmica són adequades per tallar tot tipus de ferro colat (ferro colat gris, ferro dúctil, ferro colat mal·leable, ferro colat refrigerat, ferro colat d'alt aliatge resistent al desgast) i acer (acer estructural al carboni, acer estructural d'aliatge, acer d'alta resistència). , acer alt en manganès, acer temperat, etc.), també es pot utilitzar per tallar aliatges de coure, grafit, plàstics d'enginyeria i materials compostos.
Hi ha problemes de baixa resistència a la flexió i poca resistència a l'impacte en el rendiment dels materials d'eines ceràmiques, que no són adequats per tallar a baixa velocitat i càrrega d'impacte.
imatge
4. Propietats i característiques dels materials d'eines de tall recoberts i aplicació d'eines de tall
El recobriment de l'eina és una de les maneres importants de millorar el rendiment de l'eina. L'aparició d'eines de tall recobertes ha suposat un gran avenç en el rendiment de tall de les eines de tall. L'eina recoberta està recoberta amb una o més capes de compost refractari amb bona resistència al desgast al cos de l'eina més resistent, que combina el substrat de l'eina amb el recobriment dur, de manera que el rendiment de l'eina es millora molt. Les eines de tall recobertes poden millorar l'eficiència del processament, millorar la precisió del processament, allargar la vida útil de l'eina i reduir els costos de processament.
Al voltant del 80 per cent de les eines de tall que s'utilitzen en les noves màquines eina CNC utilitzen eines recobertes. Les eines de tall recobertes seran la varietat d'eines més important en el camp del mecanitzat CNC en el futur.
imatge
⑴ Tipus d'eines recobertes
Segons els diferents mètodes de recobriment, les eines recobertes es poden dividir en eines recobertes de deposició química de vapor (CVD) i eines recobertes de deposició física de vapor (PVD). Les eines de carbur revestit utilitzen generalment la deposició de vapor químic i la temperatura de deposició és d'uns 1000 graus. Les eines d'acer d'alta velocitat recobertes utilitzen generalment la deposició física de vapor i la temperatura de deposició és d'uns 500 graus;
Segons els diferents materials de substrat de les eines recobertes, les eines recobertes es poden dividir en eines recobertes de carbur, eines recobertes d'acer d'alta velocitat i eines recobertes de ceràmica i materials superdurs (diamant i nitrur de bor cúbic).
Segons la naturalesa del material de recobriment, les eines recobertes es poden dividir en dues categories, a saber, eines recobertes "dures" i eines recobertes "toves". Els principals objectius que persegueixen les eines amb recobriment "dur" són l'alta duresa i resistència al desgast. Els seus principals avantatges són l'alta duresa i una bona resistència al desgast, normalment recobriments TiC i TiN. L'objectiu que persegueixen les eines de recobriment "tous" és un baix coeficient de fricció, també conegut com a eines autolubricants, i la seva fricció amb el material de la peça. El coeficient és molt baix, només al voltant de 0.1, que pot reduir unió, reduir la fricció, reduir la força de tall i la temperatura de tall.
Recentment ha desenvolupat una eina de nano-recobriment (Nanoeoating). Aquesta eina recoberta pot utilitzar diferents combinacions de diversos materials de recobriment (com ara metall/metall, metall/ceràmica, ceràmica/ceràmica, etc.) per satisfer diferents requisits funcionals i de rendiment. Un nano-recobriment dissenyat correctament pot fer que el material de l'eina tingui excel·lents funcions antifricció i antidesgast i propietats autolubricants, que és adequat per al tall en sec a alta velocitat.
⑵ Característiques de les eines recobertes
Les característiques de rendiment de les eines recobertes són les següents:
① Bon rendiment mecànic i de tall: les eines recobertes combinen les excel·lents propietats del material base i el material de recobriment, que no només mantenen la bona tenacitat i alta resistència de la base.
