Сочетание передового обрабатывающего оборудования и высокопроизводительных режущих инструментов с ЧПУ может полностью раскрыть его должные характеристики и обеспечить хорошие экономические выгоды. С быстрым развитием материалов для режущих инструментов различные новые материалы для режущих инструментов значительно улучшили свои физические, механические свойства и характеристики резания, а диапазон их применения также продолжал расширяться.
картина
1. Инструментальные материалы должны обладать основными свойствами
в
Выбор материала инструмента оказывает большое влияние на срок службы инструмента, эффективность обработки, качество обработки и стоимость обработки. Когда инструмент режет, он должен выдерживать воздействие высокого давления, высокой температуры, трения, ударов и вибрации. Поэтому инструментальный материал должен обладать следующими основными свойствами:
(1) Твердость и износостойкость. Твердость материала инструмента должна быть выше, чем у материала заготовки, обычно выше 60HRC. Чем тверже инструментальный материал, тем выше износостойкость.
(2) Прочность и ударная вязкость. Инструментальные материалы должны обладать высокой прочностью и ударной вязкостью, чтобы выдерживать силы резания, удары и вибрации, а также предотвращать хрупкое разрушение и выкрашивание инструментов.
(3) Термостойкость. Термостойкость материала инструмента лучше, он может выдерживать высокие температуры резания и обладает хорошей стойкостью к окислению.
(4) Производительность и экономичность процесса. Инструментальные материалы должны иметь хорошие характеристики ковки, термообработки, сварки, шлифования и т. д., а также должны обеспечивать высокое соотношение производительности и цены.
2. Виды, свойства, характеристики и применение инструментальных материалов.
1. Типы, свойства и характеристики материалов алмазного инструмента и области применения инструмента
Алмаз — это аллотроп углерода, самый твердый материал в природе. Алмазный инструмент обладает высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой теплопроводностью, широко применяется при обработке цветных металлов и неметаллических материалов. Особенно при высокоскоростной резке алюминия и кремний-алюминиевых сплавов алмазные инструменты являются основными типами режущих инструментов, которые трудно заменить. Алмазные инструменты, которые могут обеспечить высокую эффективность, высокую стабильность и длительный срок службы, являются незаменимыми и важными инструментами в современной обработке с ЧПУ.
картина
⑴ Типы алмазных инструментов
① Инструмент из природного алмаза. Природный алмаз использовался в качестве режущего инструмента на протяжении сотен лет. Инструмент из натурального монокристаллического алмаза был тонко отшлифован, а режущая кромка может быть очень острой. Радиус режущей кромки может достигать 0.002 мкм, что позволяет осуществлять сверхтонкую резку и может быть признанным, идеальным и незаменимым сверхточным обрабатывающим инструментом для обработки деталей с чрезвычайно высокой точностью и чрезвычайно низкой шероховатостью поверхности.
② Алмазный инструмент с ПКА: природный алмаз стоит дорого, а поликристаллический алмаз (ПКА) широко используется для резки. С начала 1970-х годов был разработан поликристаллический алмаз (поликристаллический алмаз, сокращенно PCD). После успеха инструменты из природного алмаза во многих случаях были заменены искусственным поликристаллическим алмазом. Сырье PCD богато источниками, а его цена составляет всего от нескольких десятых до одной десятой стоимости природных алмазов.
Инструменты PCD не могут шлифовать очень острые кромки, а качество поверхности обрабатываемых заготовок не такое хорошее, как у природного алмаза. В промышленности неудобно изготавливать пластины из поликристаллического алмаза со стружколомами. Поэтому PCD можно использовать только для тонкой резки цветных металлов и неметаллов, а добиться сверхточной зеркальной резки сложно.
③ Алмазный инструмент CVD: С конца 1970-х до начала 1980-х годов в Японии появилась алмазная технология CVD. Алмаз CVD относится к синтезу алмазной пленки на гетерогенных подложках (таких как цементированный карбид, керамика и т. д.) путем химического осаждения из паровой фазы (CVD). CVD-алмаз имеет точно такую же структуру и характеристики, что и природный алмаз.
Характеристики CVD-алмаза очень близки к характеристикам природного алмаза, и он обладает преимуществами природного монокристаллического алмаза и поликристаллического алмаза (PCD) и в определенной степени преодолевает их недостатки.
⑵ Эксплуатационные характеристики алмазного инструмента
① Чрезвычайно высокая твердость и износостойкость: природный алмаз — самое твердое вещество, встречающееся в природе. Алмаз обладает чрезвычайно высокой износостойкостью. При обработке материалов высокой твердости срок службы алмазного инструмента в 10-100 раз выше, чем у инструмента из цементированного карбида, а то и в сотни раз.
② Он имеет очень низкий коэффициент трения: коэффициент трения между алмазом и некоторыми цветными металлами ниже, чем у других режущих инструментов, коэффициент трения низкий, деформация во время обработки мала, а сила резания может быть уменьшена.
③ Режущая кромка очень острая: режущая кромка алмазного инструмента может быть заточена, а инструмент из натурального монокристаллического алмаза может достигать 0.002-0.008 мкм, который можно использовать для ультра -тонкая резка и сверхточная обработка.
④ Обладает высокой теплопроводностью: алмаз обладает высокой теплопроводностью и температуропроводностью, тепло резания легко рассеивается, а температура режущей части инструмента низкая.
⑤ Низкий коэффициент теплового расширения: коэффициент теплового расширения алмаза в несколько раз меньше, чем у цементированного карбида, а изменение размера инструмента, вызванное теплом резания, очень мало, что особенно важно для прецизионной и сверхточной обработки, требующей высокой размерная точность.
⑶ Применение алмазного инструмента
Алмазные инструменты в основном используются для тонкой резки и растачивания цветных металлов и неметаллических материалов на высокой скорости. Он подходит для обработки различных износостойких неметаллов, таких как заготовки для порошковой металлургии FRP, керамические материалы и т. д .; различные износостойкие цветные металлы, например различные кремний-алюминиевые сплавы; различные отделочные обработки цветных металлов.
Недостатком алмазных инструментов является их плохая термостойкость. Когда температура резки превышает 700-800 градусов, он полностью теряет свою твердость; кроме того, он не подходит для резки черных металлов, так как алмаз (углерод) легко сцепляется с железом при высоких температурах. Атомное действие превращает атомы углерода в графитовую структуру, и инструмент легко повреждается.
2. Типы, свойства и характеристики инструментальных материалов из кубического нитрида бора и их применение.
Кубический нитрид бора (CBN) — второй сверхтвердый материал, синтезированный по методу, аналогичному алмазу, — уступает только алмазу по твердости и теплопроводности. Он обладает отличной термической стабильностью и может нагреваться до 10000 градусов в атмосфере. Окисления не происходит. CBN обладает чрезвычайно стабильными химическими свойствами для черных металлов и может широко применяться при обработке стальных изделий.
картина
⑴ Типы режущих инструментов из кубического нитрида бора
Кубический нитрид бора (CBN) — вещество, не существующее в природе. Его можно разделить на монокристаллический и поликристаллический, то есть монокристаллический CBN и поликристаллический кубический нитрид бора (поликристаллический кубический борнитрид, называемый PCBN). CBN является одним из изомеров нитрида бора (BN), и его структура аналогична алмазу.
PCBN (поликристаллический кубический нитрид бора) представляет собой поликристаллический материал, который спекает тонкие материалы CBN через связующую фазу (TiC, TiN, Al, Ti и т. д.) при высокой температуре и высоком давлении. Алмазный инструментальный материал, он и алмаз вместе называются сверхтвердым инструментальным материалом. PCBN в основном используется для изготовления ножей или других инструментов.
Инструменты из ПКНБ можно разделить на цельные вставки из ПКНБ и композитные вставки из ПКНБ, спеченные с твердым сплавом.
Композитные вставки PCBN изготавливаются путем спекания слоя PCBN толщиной от {{0}},5 до 1,0 мм на твердом сплаве с хорошей прочностью и ударной вязкостью. Его характеристики имеют как хорошую прочность, так и высокую твердость и износостойкость. Решены проблемы низкой прочности на изгиб и сложности сварки вставок из CBN.
⑵ Основные свойства и характеристики кубического нитрида бора
Хотя твердость кубического нитрида бора немного уступает твердости алмаза, она намного выше, чем у других материалов с высокой твердостью. Выдающимся преимуществом CBN является то, что его термическая стабильность намного выше, чем у алмаза, которая может достигать более 1200 градусов (700-800 градусов для алмаза). реакция. Основные эксплуатационные характеристики кубического нитрида бора следующие.
① Высокая твердость и износостойкость: кристаллическая структура CBN аналогична структуре алмаза, а твердость и прочность аналогичны алмазу. PCBN особенно подходит для обработки материалов с высокой твердостью, которые можно было только предварительно отшлифовать, и позволяет получить лучшее качество поверхности заготовок.
② Высокая термическая стабильность: термостойкость CBN может достигать 1400-1500 градусов, что почти в 1 раз выше, чем у алмаза (700-800 градусов). Инструменты из ПКНБ могут резать жаропрочные сплавы и закаленные стали со скоростью в 3-5 раз выше, чем у инструментов из цементированного карбида.
③Отличная химическая стабильность: он не вступает в химическое взаимодействие с материалами на основе железа при степени 1200-1300, и он не изнашивается так резко, как алмаз, и в это время все еще может сохранять твердость цементированного карбида; Инструменты PCBN подходят для резки деталей из закаленной стали и закаленного чугуна, могут широко использоваться при высокоскоростной резке чугуна.
④ Хорошая теплопроводность: хотя теплопроводность CBN не такая хорошая, как у алмаза, теплопроводность PCBN уступает только алмазу среди различных инструментальных материалов и намного выше, чем у быстрорежущей стали и цементированного карбида.
⑤ Низкий коэффициент трения: низкий коэффициент трения может снизить силу резания во время резания, снизить температуру резания и улучшить качество обработанной поверхности.
⑶ Применение инструмента из кубического нитрида бора
Кубический нитрид бора подходит для чистовой обработки различных труднообрабатываемых материалов, таких как закаленная сталь, твердый чугун, жаропрочные сплавы, твердые сплавы и материалы для поверхностного напыления. Точность обработки может достигать IT5 (отверстие IT6), а шероховатость поверхности может достигать Ra1.25-0.20 мкм.
Инструментальный материал из кубического нитрида бора имеет плохую ударную вязкость и прочность на изгиб. Поэтому токарные инструменты из кубического нитрида бора не подходят для черновой обработки с низкой скоростью и высокой ударной нагрузкой; В случае металла возникнет сильный нарост на кромке, что приведет к ухудшению обработанной поверхности.
3. Типы, свойства и характеристики керамических инструментальных материалов и области применения инструмента.
Керамические режущие инструменты обладают такими характеристиками, как высокая твердость, хорошая износостойкость, отличная термостойкость и химическая стабильность, и их нелегко склеивать с металлом. Керамические режущие инструменты занимают очень важное место в обработке с ЧПУ. Керамические режущие инструменты стали одним из основных режущих инструментов для высокоскоростной резки и обработки труднообрабатываемых материалов. Керамические режущие инструменты широко используются при высокоскоростной резке, сухой резке, жесткой резке и резке труднообрабатываемых материалов. Керамические ножи могут эффективно обрабатывать высокотвердые материалы, которые традиционные ножи вообще не могут обрабатывать, и реализовать «замену шлифования машиной»; оптимальная скорость резания керамических ножей может быть в 2-10 раз выше, чем у ножей из цементированного карбида, что значительно повышает эффективность обработки резки. Основное сырье, используемое в керамических инструментальных материалах, является наиболее распространенным элементом в земной коре. Поэтому популяризация и применение керамических инструментов имеет большое значение для повышения производительности, снижения затрат на обработку и экономии стратегических драгоценных металлов, а также будет в значительной степени способствовать развитию технологии резки. прогресс.
картина
⑴ Типы керамических инструментальных материалов
Типы керамических инструментальных материалов обычно можно разделить на три категории: керамика на основе оксида алюминия, керамика на основе нитрида кремния и композитная керамика на основе нитрида кремния и оксида алюминия. Среди них наибольшее распространение получили керамические инструментальные материалы на основе оксида алюминия и нитрида кремния. Характеристики керамики на основе нитрида кремния превосходят характеристики керамики на основе оксида алюминия.
⑵ Производительность и характеристики керамических режущих инструментов
Эксплуатационные характеристики керамических режущих инструментов следующие:
① Высокая твердость и хорошая износостойкость: хотя твердость керамических инструментов не так высока, как у инструментов из PCD и PCBN, она намного выше, чем у инструментов из цементированного карбида и быстрорежущей стали, достигая 93-95HRA. Керамические инструменты могут обрабатывать материалы высокой твердости, которые трудно обрабатывать традиционными инструментами, и подходят для высокоскоростной резки и жесткой резки.
② Высокая термостойкость и хорошая термостойкость: керамические инструменты могут резать при высоких температурах выше 1200 градусов. Керамические ножи обладают хорошими механическими свойствами при высоких температурах, а стойкость к окислению керамических ножей A12O3 особенно хороша. Даже если режущая кромка находится в раскаленном состоянии, ее можно использовать постоянно. Таким образом, керамические инструменты могут обеспечить сухую резку, что может сэкономить смазочно-охлаждающую жидкость.
③ Хорошая химическая стойкость: керамические режущие инструменты нелегко склеивать с металлом, они устойчивы к коррозии и химически стабильны, что может снизить износ режущих инструментов.
④ Низкий коэффициент трения: сродство между керамическими режущими инструментами и металлом невелико, а коэффициент трения низкий, что может снизить силу резания и температуру резания.
⑶ Применение керамических ножей
Керамика является одним из инструментальных материалов, в основном используемых для высокоскоростной чистовой и получистовой обработки. Керамические режущие инструменты подходят для резки всех видов чугуна (серый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, отбеленный чугун, высоколегированный износостойкий чугун) и стали (углеродистая конструкционная сталь, легированная конструкционная сталь, высокопрочная сталь). , сталь с высоким содержанием марганца, закаленная сталь и т. д.), также может использоваться для резки медных сплавов, графита, конструкционных пластиков и композитных материалов.
Существуют проблемы низкой прочности на изгиб и плохой ударной вязкости в характеристиках керамических инструментальных материалов, которые не подходят для резки при низкой скорости и ударной нагрузке.
картина
4. Свойства и характеристики материалов режущего инструмента с покрытием и применение режущего инструмента
Покрытие инструмента является одним из важных способов улучшить его работу. Появление режущих инструментов с покрытием сделало большой прорыв в производительности режущих инструментов. Инструмент с покрытием покрыт одним или несколькими слоями огнеупорного состава с хорошей износостойкостью на более жестком корпусе инструмента, который сочетает в себе основу инструмента с твердым покрытием, так что производительность инструмента значительно улучшается. Режущие инструменты с покрытием могут повысить эффективность обработки, повысить точность обработки, продлить срок службы инструмента и снизить затраты на обработку.
Около 80 процентов режущих инструментов, используемых в новых станках с ЧПУ, используют инструменты с покрытием. Режущие инструменты с покрытием в будущем станут самым важным инструментом в области обработки с ЧПУ.
картина
⑴ Типы инструментов с покрытием
В соответствии с различными методами покрытия инструменты с покрытием можно разделить на инструменты с покрытием, нанесенным методом химического осаждения из паровой фазы (CVD), и инструменты с покрытием, нанесенным методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Твердосплавные инструменты с покрытием обычно используют химическое осаждение из паровой фазы, а температура осаждения составляет около 1000 градусов. Инструменты из быстрорежущей стали с покрытием обычно используют физическое осаждение из паровой фазы, а температура осаждения составляет около 500 градусов;
В соответствии с различными материалами основы инструментов с покрытием, инструменты с покрытием можно разделить на инструменты с покрытием из карбида, инструменты с покрытием из быстрорежущей стали и инструменты с покрытием из керамики и сверхтвердых материалов (алмаз и кубический нитрид бора).
В зависимости от характера материала покрытия инструменты с покрытием можно разделить на две категории, а именно инструменты с «твердым» покрытием и инструменты с «мягким» покрытием. Основными целями, которые преследуют инструменты с «твердым» покрытием, являются высокая твердость и износостойкость. Его основными преимуществами являются высокая твердость и хорошая износостойкость, как правило, покрытия TiC и TiN. Целью, которую преследуют инструменты с «мягким» покрытием, является низкий коэффициент трения, также известный как самосмазывающийся инструмент, и его трение о материал заготовки. Коэффициент очень низкий, всего около 0,1, что может снизить склеивание, уменьшить трение, снизить силу резания и температуру резания.
Недавно разработан инструмент для нанопокрытия (Nanoeoating). Этот инструмент с покрытием может использовать различные комбинации различных материалов покрытия (например, металл/металл, металл/керамика, керамика/керамика и т. д.) для удовлетворения различных функциональных требований и требований к производительности. Правильно разработанное нанопокрытие может придать инструментальному материалу отличные антифрикционные и противоизносные свойства, а также самосмазывающиеся свойства, что подходит для высокоскоростной сухой резки.
⑵ Характеристики инструментов с покрытием
Эксплуатационные характеристики инструментов с покрытием следующие:
① Хорошие механические и режущие характеристики: инструменты с покрытием сочетают в себе превосходные свойства основного материала и материала покрытия, что не только поддерживает хорошую ударную вязкость и высокую прочность основания.
Сочетание передового обрабатывающего оборудования и высокопроизводительных режущих инструментов с ЧПУ может полностью раскрыть его должные характеристики и обеспечить хорошие экономические выгоды. С быстрым развитием материалов для режущих инструментов различные новые материалы для режущих инструментов значительно улучшили свои физические, механические свойства и характеристики резания, а диапазон их применения также продолжал расширяться.
картина
1. Инструментальные материалы должны обладать основными свойствами
в
Выбор материала инструмента оказывает большое влияние на срок службы инструмента, эффективность обработки, качество обработки и стоимость обработки. Когда инструмент режет, он должен выдерживать воздействие высокого давления, высокой температуры, трения, ударов и вибрации. Поэтому инструментальный материал должен обладать следующими основными свойствами:
(1) Твердость и износостойкость. Твердость материала инструмента должна быть выше, чем у материала заготовки, обычно выше 60HRC. Чем тверже инструментальный материал, тем выше износостойкость.
(2) Прочность и ударная вязкость. Инструментальные материалы должны обладать высокой прочностью и ударной вязкостью, чтобы выдерживать силы резания, удары и вибрации, а также предотвращать хрупкое разрушение и выкрашивание инструментов.
(3) Термостойкость. Термостойкость материала инструмента лучше, он может выдерживать высокие температуры резания и обладает хорошей стойкостью к окислению.
(4) Производительность и экономичность процесса. Инструментальные материалы должны иметь хорошие характеристики ковки, термообработки, сварки, шлифования и т. д., а также должны обеспечивать высокое соотношение производительности и цены.
2. Виды, свойства, характеристики и применение инструментальных материалов.
1. Типы, свойства и характеристики материалов алмазного инструмента и области применения инструмента
Алмаз — это аллотроп углерода, самый твердый материал в природе. Алмазный инструмент обладает высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой теплопроводностью, широко применяется при обработке цветных металлов и неметаллических материалов. Особенно при высокоскоростной резке алюминия и кремний-алюминиевых сплавов алмазные инструменты являются основными типами режущих инструментов, которые трудно заменить. Алмазные инструменты, которые могут обеспечить высокую эффективность, высокую стабильность и длительный срок службы, являются незаменимыми и важными инструментами в современной обработке с ЧПУ.
картина
⑴ Типы алмазных инструментов
① Инструмент из природного алмаза. Природный алмаз использовался в качестве режущего инструмента на протяжении сотен лет. Инструмент из натурального монокристаллического алмаза был тонко отшлифован, а режущая кромка может быть очень острой. Радиус режущей кромки может достигать 0.002 мкм, что позволяет осуществлять сверхтонкую резку и может быть признанным, идеальным и незаменимым сверхточным обрабатывающим инструментом для обработки деталей с чрезвычайно высокой точностью и чрезвычайно низкой шероховатостью поверхности.
② Алмазный инструмент с ПКА: природный алмаз стоит дорого, а поликристаллический алмаз (ПКА) широко используется для резки. С начала 1970-х годов был разработан поликристаллический алмаз (поликристаллический алмаз, сокращенно PCD). После успеха инструменты из природного алмаза во многих случаях были заменены искусственным поликристаллическим алмазом. Сырье PCD богато источниками, а его цена составляет всего от нескольких десятых до одной десятой стоимости природных алмазов.
Инструменты PCD не могут шлифовать очень острые кромки, а качество поверхности обрабатываемых заготовок не такое хорошее, как у природного алмаза. В промышленности неудобно изготавливать пластины из поликристаллического алмаза со стружколомами. Поэтому PCD можно использовать только для тонкой резки цветных металлов и неметаллов, а добиться сверхточной зеркальной резки сложно.
③ Алмазный инструмент CVD: С конца 1970-х до начала 1980-х годов в Японии появилась алмазная технология CVD. Алмаз CVD относится к синтезу алмазной пленки на гетерогенных подложках (таких как цементированный карбид, керамика и т. д.) путем химического осаждения из паровой фазы (CVD). CVD-алмаз имеет точно такую же структуру и характеристики, что и природный алмаз.
Характеристики CVD-алмаза очень близки к характеристикам природного алмаза, и он обладает преимуществами природного монокристаллического алмаза и поликристаллического алмаза (PCD) и в определенной степени преодолевает их недостатки.
⑵ Эксплуатационные характеристики алмазного инструмента
① Чрезвычайно высокая твердость и износостойкость: природный алмаз — самое твердое вещество, встречающееся в природе. Алмаз обладает чрезвычайно высокой износостойкостью. При обработке материалов высокой твердости срок службы алмазного инструмента в 10-100 раз выше, чем у инструмента из цементированного карбида, а то и в сотни раз.
② Он имеет очень низкий коэффициент трения: коэффициент трения между алмазом и некоторыми цветными металлами ниже, чем у других режущих инструментов, коэффициент трения низкий, деформация во время обработки мала, а сила резания может быть уменьшена.
③ Режущая кромка очень острая: режущая кромка алмазного инструмента может быть заточена, а инструмент из натурального монокристаллического алмаза может достигать 0.002-0.008 мкм, который можно использовать для ультра -тонкая резка и сверхточная обработка.
④ Обладает высокой теплопроводностью: алмаз обладает высокой теплопроводностью и температуропроводностью, тепло резания легко рассеивается, а температура режущей части инструмента низкая.
⑤ Низкий коэффициент теплового расширения: коэффициент теплового расширения алмаза в несколько раз меньше, чем у цементированного карбида, а изменение размера инструмента, вызванное теплом резания, очень мало, что особенно важно для прецизионной и сверхточной обработки, требующей высокой размерная точность.
⑶ Применение алмазного инструмента
Алмазные инструменты в основном используются для тонкой резки и растачивания цветных металлов и неметаллических материалов на высокой скорости. Он подходит для обработки различных износостойких неметаллов, таких как заготовки для порошковой металлургии FRP, керамические материалы и т. д .; различные износостойкие цветные металлы, например различные кремний-алюминиевые сплавы; различные отделочные обработки цветных металлов.
Недостатком алмазных инструментов является их плохая термостойкость. Когда температура резки превышает 700-800 градусов, он полностью теряет свою твердость; кроме того, он не подходит для резки черных металлов, так как алмаз (углерод) легко сцепляется с железом при высоких температурах. Атомное действие превращает атомы углерода в графитовую структуру, и инструмент легко повреждается.
2. Типы, свойства и характеристики инструментальных материалов из кубического нитрида бора и их применение.
Кубический нитрид бора (CBN) — второй сверхтвердый материал, синтезированный по методу, аналогичному алмазу, — уступает только алмазу по твердости и теплопроводности. Он обладает отличной термической стабильностью и может нагреваться до 10000 градусов в атмосфере. Окисления не происходит. CBN обладает чрезвычайно стабильными химическими свойствами для черных металлов и может широко применяться при обработке стальных изделий.
картина
⑴ Типы режущих инструментов из кубического нитрида бора
Кубический нитрид бора (CBN) — вещество, не существующее в природе. Его можно разделить на монокристаллический и поликристаллический, то есть монокристаллический CBN и поликристаллический кубический нитрид бора (поликристаллический кубический борнитрид, называемый PCBN). CBN является одним из изомеров нитрида бора (BN), и его структура аналогична алмазу.
PCBN (поликристаллический кубический нитрид бора) представляет собой поликристаллический материал, который спекает тонкие материалы CBN через связующую фазу (TiC, TiN, Al, Ti и т. д.) при высокой температуре и высоком давлении. Алмазный инструментальный материал, он и алмаз вместе называются сверхтвердым инструментальным материалом. PCBN в основном используется для изготовления ножей или других инструментов.
Инструменты из ПКНБ можно разделить на цельные вставки из ПКНБ и композитные вставки из ПКНБ, спеченные с твердым сплавом.
Композитные вставки PCBN изготавливаются путем спекания слоя PCBN толщиной от {{0}},5 до 1,0 мм на твердом сплаве с хорошей прочностью и ударной вязкостью. Его характеристики имеют как хорошую прочность, так и высокую твердость и износостойкость. Решены проблемы низкой прочности на изгиб и сложности сварки вставок из CBN.
⑵ Основные свойства и характеристики кубического нитрида бора
Хотя твердость кубического нитрида бора немного уступает твердости алмаза, она намного выше, чем у других материалов с высокой твердостью. Выдающимся преимуществом CBN является то, что его термическая стабильность намного выше, чем у алмаза, которая может достигать более 1200 градусов (700-800 градусов для алмаза). реакция. Основные эксплуатационные характеристики кубического нитрида бора следующие.
① Высокая твердость и износостойкость: кристаллическая структура CBN аналогична структуре алмаза, а твердость и прочность аналогичны алмазу. PCBN особенно подходит для обработки материалов с высокой твердостью, которые можно было только предварительно отшлифовать, и позволяет получить лучшее качество поверхности заготовок.
② Высокая термическая стабильность: термостойкость CBN может достигать 1400-1500 градусов, что почти в 1 раз выше, чем у алмаза (700-800 градусов). Инструменты из ПКНБ могут резать жаропрочные сплавы и закаленные стали со скоростью в 3-5 раз выше, чем у инструментов из цементированного карбида.
③Отличная химическая стабильность: он не вступает в химическое взаимодействие с материалами на основе железа при степени 1200-1300, и он не изнашивается так резко, как алмаз, и в это время все еще может сохранять твердость цементированного карбида; Инструменты PCBN подходят для резки деталей из закаленной стали и закаленного чугуна, могут широко использоваться при высокоскоростной резке чугуна.
④ Хорошая теплопроводность: хотя теплопроводность CBN не такая хорошая, как у алмаза, теплопроводность PCBN уступает только алмазу среди различных инструментальных материалов и намного выше, чем у быстрорежущей стали и цементированного карбида.
⑤ Низкий коэффициент трения: низкий коэффициент трения может снизить силу резания во время резания, снизить температуру резания и улучшить качество обработанной поверхности.
⑶ Применение инструмента из кубического нитрида бора
Кубический нитрид бора подходит для чистовой обработки различных труднообрабатываемых материалов, таких как закаленная сталь, твердый чугун, жаропрочные сплавы, твердые сплавы и материалы для поверхностного напыления. Точность обработки может достигать IT5 (отверстие IT6), а шероховатость поверхности может достигать Ra1.25-0.20 мкм.
Инструментальный материал из кубического нитрида бора имеет плохую ударную вязкость и прочность на изгиб. Поэтому токарные инструменты из кубического нитрида бора не подходят для черновой обработки с низкой скоростью и высокой ударной нагрузкой; В случае металла возникнет сильный нарост на кромке, что приведет к ухудшению обработанной поверхности.
3. Типы, свойства и характеристики керамических инструментальных материалов и области применения инструмента.
Керамические режущие инструменты обладают такими характеристиками, как высокая твердость, хорошая износостойкость, отличная термостойкость и химическая стабильность, и их нелегко склеивать с металлом. Керамические режущие инструменты занимают очень важное место в обработке с ЧПУ. Керамические режущие инструменты стали одним из основных режущих инструментов для высокоскоростной резки и обработки труднообрабатываемых материалов. Керамические режущие инструменты широко используются при высокоскоростной резке, сухой резке, жесткой резке и резке труднообрабатываемых материалов. Керамические ножи могут эффективно обрабатывать высокотвердые материалы, которые традиционные ножи вообще не могут обрабатывать, и реализовать «замену шлифования машиной»; оптимальная скорость резания керамических ножей может быть в 2-10 раз выше, чем у ножей из цементированного карбида, что значительно повышает эффективность обработки резки. Основное сырье, используемое в керамических инструментальных материалах, является наиболее распространенным элементом в земной коре. Поэтому популяризация и применение керамических инструментов имеет большое значение для повышения производительности, снижения затрат на обработку и экономии стратегических драгоценных металлов, а также будет в значительной степени способствовать развитию технологии резки. прогресс.
картина
⑴ Типы керамических инструментальных материалов
Типы керамических инструментальных материалов обычно можно разделить на три категории: керамика на основе оксида алюминия, керамика на основе нитрида кремния и композитная керамика на основе нитрида кремния и оксида алюминия. Среди них наибольшее распространение получили керамические инструментальные материалы на основе оксида алюминия и нитрида кремния. Характеристики керамики на основе нитрида кремния превосходят характеристики керамики на основе оксида алюминия.
⑵ Производительность и характеристики керамических режущих инструментов
Эксплуатационные характеристики керамических режущих инструментов следующие:
① Высокая твердость и хорошая износостойкость: хотя твердость керамических инструментов не так высока, как у инструментов из PCD и PCBN, она намного выше, чем у инструментов из цементированного карбида и быстрорежущей стали, достигая 93-95HRA. Керамические инструменты могут обрабатывать материалы высокой твердости, которые трудно обрабатывать традиционными инструментами, и подходят для высокоскоростной резки и жесткой резки.
② Высокая термостойкость и хорошая термостойкость: керамические инструменты могут резать при высоких температурах выше 1200 градусов. Керамические ножи обладают хорошими механическими свойствами при высоких температурах, а стойкость к окислению керамических ножей A12O3 особенно хороша. Даже если режущая кромка находится в раскаленном состоянии, ее можно использовать постоянно. Таким образом, керамические инструменты могут обеспечить сухую резку, что может сэкономить смазочно-охлаждающую жидкость.
③ Хорошая химическая стойкость: керамические режущие инструменты нелегко склеивать с металлом, они устойчивы к коррозии и химически стабильны, что может снизить износ режущих инструментов.
④ Низкий коэффициент трения: сродство между керамическими режущими инструментами и металлом невелико, а коэффициент трения низкий, что может снизить силу резания и температуру резания.
⑶ Применение керамических ножей
Керамика является одним из инструментальных материалов, в основном используемых для высокоскоростной чистовой и получистовой обработки. Керамические режущие инструменты подходят для резки всех видов чугуна (серый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, отбеленный чугун, высоколегированный износостойкий чугун) и стали (углеродистая конструкционная сталь, легированная конструкционная сталь, высокопрочная сталь). , сталь с высоким содержанием марганца, закаленная сталь и т. д.), также может использоваться для резки медных сплавов, графита, конструкционных пластиков и композитных материалов.
Существуют проблемы низкой прочности на изгиб и плохой ударной вязкости в характеристиках керамических инструментальных материалов, которые не подходят для резки при низкой скорости и ударной нагрузке.
картина
4. Свойства и характеристики материалов режущего инструмента с покрытием и применение режущего инструмента
Покрытие инструмента является одним из важных способов улучшить его работу. Появление режущих инструментов с покрытием сделало большой прорыв в производительности режущих инструментов. Инструмент с покрытием покрыт одним или несколькими слоями огнеупорного состава с хорошей износостойкостью на более жестком корпусе инструмента, который сочетает в себе основу инструмента с твердым покрытием, так что производительность инструмента значительно улучшается. Режущие инструменты с покрытием могут повысить эффективность обработки, повысить точность обработки, продлить срок службы инструмента и снизить затраты на обработку.
Около 80 процентов режущих инструментов, используемых в новых станках с ЧПУ, используют инструменты с покрытием. Режущие инструменты с покрытием в будущем станут самым важным инструментом в области обработки с ЧПУ.
картина
⑴ Типы инструментов с покрытием
В соответствии с различными методами покрытия инструменты с покрытием можно разделить на инструменты с покрытием, нанесенным методом химического осаждения из паровой фазы (CVD), и инструменты с покрытием, нанесенным методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Твердосплавные инструменты с покрытием обычно используют химическое осаждение из паровой фазы, а температура осаждения составляет около 1000 градусов. Инструменты из быстрорежущей стали с покрытием обычно используют физическое осаждение из паровой фазы, а температура осаждения составляет около 500 градусов;
В соответствии с различными материалами основы инструментов с покрытием, инструменты с покрытием можно разделить на инструменты с покрытием из карбида, инструменты с покрытием из быстрорежущей стали и инструменты с покрытием из керамики и сверхтвердых материалов (алмаз и кубический нитрид бора).
В зависимости от характера материала покрытия инструменты с покрытием можно разделить на две категории, а именно инструменты с «твердым» покрытием и инструменты с «мягким» покрытием. Основными целями, которые преследуют инструменты с «твердым» покрытием, являются высокая твердость и износостойкость. Его основными преимуществами являются высокая твердость и хорошая износостойкость, как правило, покрытия TiC и TiN. Целью, которую преследуют инструменты с «мягким» покрытием, является низкий коэффициент трения, также известный как самосмазывающийся инструмент, и его трение о материал заготовки. Коэффициент очень низкий, всего около 0,1, что может снизить склеивание, уменьшить трение, снизить силу резания и температуру резания.
Недавно разработан инструмент для нанопокрытия (Nanoeoating). Этот инструмент с покрытием может использовать различные комбинации различных материалов покрытия (например, металл/металл, металл/керамика, керамика/керамика и т. д.) для удовлетворения различных функциональных требований и требований к производительности. Правильно разработанное нанопокрытие может придать инструментальному материалу отличные антифрикционные и противоизносные свойства, а также самосмазывающиеся свойства, что подходит для высокоскоростной сухой резки.
⑵ Характеристики инструментов с покрытием
Эксплуатационные характеристики инструментов с покрытием следующие:
① Хорошие механические и режущие характеристики: инструменты с покрытием сочетают в себе превосходные свойства основного материала и материала покрытия, что не только поддерживает хорошую ударную вязкость и высокую прочность основания.
