СОЖ также часто называют «хладагентом». В процессе обработки металла, помимо функций смазки, охлаждения, удаления стружки и предотвращения ржавчины, он также выполняет противо-вспенивающие, экологически чистые и антибактериальные функции. Выбор смазочно-охлаждающей жидкости связан с качеством поверхности и точностью обработки заготовки, а также тесно связан с обрабатываемым материалом, процессом обработки и материалом инструмента.
1. Типичные материалы инструментов с ЧПУ.
(1) Быстрорежущая-сталь
Быстро-быстрорежущая сталь — это быстро-инструментальная сталь с большим количеством легирующих элементов, таких как вольфрам (W), молибден (Мо), хром (Cr) и ванадий (V). Быстрорежущая сталь -обладает высокой твердостью (62–67HRC) и термостойкостью, а также может резать при температурах резания до 500–650 градусов; быстрорежущая-сталь обладает высокой прочностью (прочность на изгиб в 2–3 раза выше, чем у обычного цементированного карбида и в 5–6 раз выше, чем у керамики) и хорошей ударной вязкостью, и ее можно использовать в случаях ударов и вибрации; его можно использовать для обработки широкого спектра материалов, таких как цветные-черные металлы, конструкционная сталь, чугун и жаропрочные-сплавы. Быстрорежущая-сталь обладает хорошей технологичностью и легко затачивается. Он подходит для изготовления различных типов инструментов, особенно для изготовления инструментов сложной формы, таких как сверла, протяжки, формовочные инструменты, зубчатые инструменты и т. д.
По характеристикам резания быстро-быстрорежущую сталь можно разделить на обычную-быстрорежущую сталь и быстрорежущую-быстрорежущую-сталь; В зависимости от производственного процесса ее можно разделить на выплавку быстрорежущей-быстрорежущей стали и порошковую металлургию быстрорежущей-стали.
(2) Цементированный карбид
Цементированный карбид представляет собой продукт порошковой металлургии, спеченный в условиях высоких температур с использованием высокотвердых тугоплавких карбидов металлов (WC, TiC и др.) и металлических связующих (Cr, Ni и др.). Твердость цементированного карбида при комнатной температуре достигает 89HRA~93HRA, а его твердость составляет 77HRA~85HRA при 760 градусах. Цементированный карбид также можно использовать для резки при температуре 800–1000 градусов. Срок службы инструмента в несколько десятков раз выше, чем у инструментов из быстрорежущей стали. Он может обрабатывать различные материалы, включая закаленную сталь. Однако прочность и ударная вязкость цементированного карбида уступают быстрорежущей стали. Ее ударная вязкость при комнатной температуре составляет всего от 18 до 130 единиц по сравнению с быстрорежущей сталью. Таким образом, цементированный карбид имеет плохую способность выдерживать режущую вибрацию и удары. В таблице 1 показаны несколько типов твердого сплава.
(3) Керамические инструменты
Керамические инструменты обладают высокой твердостью, износостойкостью и хорошими-механическими свойствами при высоких температурах. Они имеют низкое сродство к металлам, с трудом связываются с металлами и обладают хорошей химической стабильностью. Керамические инструменты в основном используются для резки стали, чугуна и его сплавов, а также трудно--режущих материалов. Их можно использовать для сверх-высоко-резки, высокоскоростной-резки и резки твердых материалов.
(4) Сверхтвердые инструменты
К сверхтвердым материалам относятся искусственный алмаз и кубический нитрид бора (CBN), а также поликристаллический алмаз (PCD) и поликристаллический кубический нитрид бора (PCBN), спеченные с этими порошками и связующими.
Сверхтвердые материалы обладают превосходной износостойкостью и в основном используются при высокоскоростной-резке и обработке трудно-режущих-материалов.
Распространенные типы смазочно-охлаждающих жидкостей
Для удовлетворения различных требований обработки существует множество типов смазочно-охлаждающих жидкостей. По химическому составу и состоянию их можно разделить на две категории: смазочно-охлаждающие жидкости на водной-основе и смазочно-охлаждающие жидкости-на масляной основе. СОЖ, которые обычно разбавляются водой, называются смазочно-охлаждающими жидкостями на-водной основе, а смазочно-охлаждающие жидкости, которые не требуется разбавлять водой, называются смазочно-охлаждающими жидкостями-на масляной основе. СОЖ на водной-основе в основном используются для охлаждения и обладают плохими смазывающими свойствами. К обычно используемым смазочно-охлаждающим жидкостям на водной-основе относятся: эмульсии,-стойкие к ржавчине, эмульсии смазочных материалов, стойкие к ржавчине-, противозадирные эмульсии, микроэмульсии и т. д.; СОЖ на масляной-основе в основном используются для смазки и имеют плохой охлаждающий и очищающий эффект. Обычно используемые смазочно-охлаждающие жидкости- на основе масла включают: чистое минеральное масло, жирное масло (или масляные присадки) + минеральное масло, неактивное противозадирное смазочно-охлаждающее масло, активное противозадирное смазочно-охлаждающее масло и т. д. Состав и характеристики применения некоторых основных смазочно-охлаждающих жидкостей показаны в Таблице 2.
Разумный выбор смазочно-охлаждающей жидкости
(1) Инструменты из быстрорежущей-стали
Этот материал представляет собой высококачественную-легированную сталь на основе хрома, никеля, вольфрама, молибдена, ванадия (некоторые также содержат алюминий). Их жаростойкость значительно выше, чем у инструментальной стали, а максимально допустимая температура может достигать 600 градусов. По сравнению с другими -термостойкими металлическими и керамическими материалами, быстро-быстрорежущая сталь имеет ряд преимуществ, особенно она имеет более высокую ударную вязкость, подходит для заготовок сложной геометрической формы и непрерывной обработки, а быстро-быстрорежущая сталь имеет хорошую обрабатываемость и легко приемлема по цене.
Из-за низкой твердости инструмента из быстрорежущей стали-во время использования требуется смазочно-охлаждающая жидкость. При резке на низких и средних скоростях рекомендуется использовать смазочно-охлаждающую жидкость или эмульсию на масляной-основе. При резке на высоких скоростях из-за высокого тепловыделения целесообразно использовать смазочно-охлаждающую жидкость на водной-основе. Если используется смазочно-охлаждающая жидкость-на основе масла, образуется больше масляного тумана, загрязняющего окружающую среду, а также легко вызвать ожоги заготовки, снизить качество обработки и увеличить износ инструмента. Кроме того, рекомендуется использовать водный раствор сверхвысокого давления или эмульсию сверхвысокого давления для черновой обработки, а также эмульсию сверхвысокого давления или смазочно-охлаждающую жидкость сверхвысокого давления для тонкой обработки, чтобы уменьшить трение, улучшить качество и точность поверхности, а также продлить срок службы инструмента.
(2) Инструменты из цементированного карбида
Цементированный карбид состоит из карбида вольфрама (WC), карбида титана (TiC), карбида тантала (TaC) и от 5% до 10% кобальта. Ее твердость намного выше, чем у быстрорежущей-стали. Максимально допустимая рабочая температура может достигать 1000 градусов. Он обладает превосходной износостойкостью и может уменьшить прилипание стружки при обработке стальных материалов.
Из-за хорошей твердости твердосплавных инструментов при обработке обычных материалов обычно применяется сухая резка без добавления смазочно-охлаждающей жидкости. Однако при сухой резке повышение температуры заготовки велико, что делает заготовку склонной к термической деформации и влияет на точность обработки заготовки. Более того, при резке без смазки сопротивление резанию велико, что увеличивает энергопотребление и ускоряет износ инструмента. Инструменты из цементированного карбида дороги, поэтому с экономической точки зрения сухая резка неэффективна-с точки зрения затрат.
При выборе смазочно-охлаждающей жидкости следует учитывать чувствительность твердого сплава к внезапному нагреву, а инструмент следует нагревать как можно более равномерно, иначе это приведет к образованию сколов. Как правило, смазочно-охлаждающие жидкости-на основе масла имеют низкую теплопроводность и с меньшей вероятностью вызывают внезапное охлаждение инструмента, чем смазочно-охлаждающие жидкости-на водной основе. Поэтому обычно используются смазочно-охлаждающие жидкости на-основе, содержащие противо-износные присадки. При использовании смазочно-охлаждающих жидкостей для резки важно равномерно охлаждать инструмент. Лучше всего предварительно-остудить инструмент перед началом резки. При высокой-скоростной резке следует использовать большой поток смазочно-охлаждающей жидкости для распыления области резки, чтобы избежать неравномерного нагрева инструмента и сколов лезвия. Это также может уменьшить загрязнение масляными парами, вызванное испарением из-за чрезмерной температуры.
(3) Керамические режущие инструменты
Этот материал изготовлен из оксида алюминия, металла и карбида, спеченных при высоких температурах. Его износостойкость при высоких-температурах лучше, чем у цементированного карбида, поэтому обычно используется сухая резка. Чтобы обеспечить равномерное охлаждение и избежать чрезмерных температур, также часто используются смазочно-охлаждающие жидкости на водной-основе, но лучше всего заливать непрерывно и полностью, без перерывов.
(4) Алмазные режущие инструменты
Он имеет чрезвычайно высокую твердость и обычно используется для сухой резки. Чтобы избежать чрезмерных температур, как и в случае с керамическим материалом, во многих случаях-используются смазочно-охлаждающие жидкости на водной основе.
Заключение
Разумный выбор смазочно-охлаждающей жидкости в соответствии с различными инструментальными материалами позволяет не только улучшить качество поверхности и точность обработки заготовки, но также уменьшить термическую деформацию заготовки и износ инструмента, повысить долговечность инструмента, снизить производственные затраты и повысить эффективность производства. Поэтому на это следует обратить внимание при производстве.
